JPH072356B2 - Injection pressure control system of electric injection molding machine - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、サーボモータによりスクリューを軸方向に移
動させ射出を行う電動式射出成形機における射出圧制御
方式に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an injection pressure control system in an electric injection molding machine in which a screw is axially moved by a servomotor to perform injection.

従来の技術 従来の油圧によりスクリューを軸方向に移動させ射出を
行わせる油圧式射出成形機においては、射出工程におい
て射出圧力を検出し、ある設定された圧力に到達した時
点で次工程の保圧工程へ移行させているが、この際、射
出時に過剰に射出圧力が加わると、成形される製品に不
良を生じたり、また、金型自体を破損させることがあ
る。そのため、射出時の最大圧力に対してリミッタが設
定され、そのリミッタを射出圧力が越えた場合、アラー
ムを出し保圧工程へ移行する等の方法がとられている。Conventional technology In a hydraulic injection molding machine that uses a conventional hydraulic pressure to move a screw in the axial direction for injection, the injection pressure is detected in the injection process, and when a certain set pressure is reached, the holding pressure of the next process is maintained. Although the process is shifted to the process, if an excessive injection pressure is applied at the time of injection, a molded product may be defective or the mold itself may be damaged. Therefore, a limiter is set with respect to the maximum pressure at the time of injection, and when the injection pressure exceeds the limiter, an alarm is issued and a pressure holding process is started.

一方、スクリューの軸方向への移動をサーボモータで駆
動し、射出を行わせる電動式射出成形機も開発されてお
り、この電動式射出成形機における射出圧制御において
は、上述したように、過剰射出圧力を防止するためにス
クリューを軸方向に駆動するサーボモータにトルクリミ
ットをかけ、所定以上のトルクが発生しないようにして
最大射出圧力を制限する方法がとられている。On the other hand, an electric injection molding machine that drives injection by driving the screw in the axial direction with a servo motor has also been developed. As described above, the injection pressure control in this electric injection molding machine is excessive. In order to prevent injection pressure, a torque limit is applied to a servomotor that drives a screw in the axial direction so that a torque larger than a predetermined value is not generated and the maximum injection pressure is limited.

発明が解決しようとする問題点 上述したように、射出圧力の制御において、油圧により
射出を行わせる場合は、油圧の圧力と射出時に溶融樹脂
に加わる圧力が作用と反作用の関係で同一であるため、
この射出圧制御は比較的簡単である。Problems to be Solved by the Invention As described above, when injection is performed by hydraulic pressure in the control of injection pressure, the hydraulic pressure and the pressure applied to the molten resin at the time of injection are the same in terms of action and reaction. ,
This injection pressure control is relatively simple.

しかし、サーボモータによってスクリューを軸方向に移
動させ射出を行う電動式射出成形機においては、樹脂に
加わる圧力とサーボモータから出力される圧力、即ちト
ルクは必ずしも一致せず、特に射出時は基本的に射出速
度制御であるため、射出時に急激に金型キャビティ内の
圧力が増大し金型を破損させるおそれがあり、最大射出
圧、即ち、サーボモータの出力トルクを制限する必要が
ある。ところで、この最大射出圧を制限すると、射出開
始時における射出速度の立上りが遅くなるという欠点を
有する。即ち、最大射出圧の制限によりサーボモータに
トルクリミットがかけられると、出力トルクが制限され
る結果、力不足が生じ、早い立上りで設定速度まで達せ
ず、ゆっくりと立上り、設定速度まで達するまで時間を
要することとなり、射出速度制御が難しくなるという欠
点を有する。However, in an electric injection molding machine in which a screw is moved by a servo motor in the axial direction for injection, the pressure applied to the resin and the pressure output from the servo motor, that is, the torque, do not always match. Since the injection speed is controlled, the pressure in the mold cavity may be rapidly increased during injection and the mold may be damaged. Therefore, it is necessary to limit the maximum injection pressure, that is, the output torque of the servomotor. By the way, if the maximum injection pressure is limited, there is a drawback that the rise of the injection speed at the start of injection becomes slow. That is, when the torque limit is applied to the servo motor by limiting the maximum injection pressure, the output torque is limited, resulting in insufficient force, which does not reach the set speed at a fast start-up, but slowly rises until the set speed is reached. Therefore, there is a drawback that the injection speed control becomes difficult.

そこで、本発明の目的は、電動式射出成形機において、
射出速度制御を容易にすると共に、過剰射出圧力の発生
を防止し、金型の破損を防止する射出制御方式を提供す
ることにある。Therefore, an object of the present invention is to provide an electric injection molding machine,
An object of the present invention is to provide an injection control method that facilitates injection speed control, prevents excessive injection pressure from occurring, and prevents damage to a mold.

問題点を解決するための手段 本発明は、電動式射出成形機における射出圧制御方式に
おいて、射出工程時に射出圧力を検出する射出圧力検出
手段を設け、該射出圧力検出手段より検出された射出圧
力が設定金型保護圧力以上になった場合、保圧工程へ移
行せず、計量工程に移行するように構成することによっ
て、上記問題点を解決した。Means for Solving the Problems The present invention, in an injection pressure control system in an electric injection molding machine, is provided with an injection pressure detecting means for detecting an injection pressure during an injection process, and the injection pressure detected by the injection pressure detecting means. The above-mentioned problem was solved by arranging such that when the pressure becomes equal to or higher than the set mold protection pressure, the pressure-holding step is not started and the measuring step is started.

作用 射出時の最大射出圧力を大きくとったとしても、上記射
出圧力検出手段が射出圧力を検出し、検出した射出圧力
が設定金型保護圧力以上になると保圧工程へ移行せず、
計量工程に移行し低圧となるため、金型に大きな圧力が
加わることがないため、金型を破損させることはない。
一方、最大射出圧力が大きく設定されているため、射出
開始時に大きな力を発生させ、射出速度の立上りが早く
なり、射出速度の制御が容易となり、成形品の製品も良
品質のものを製造することができる。Action Even if the maximum injection pressure during injection is large, the injection pressure detection means detects the injection pressure, and if the detected injection pressure becomes equal to or higher than the set mold protection pressure, the pressure holding step does not proceed,
Since the pressure shifts to the measuring step and the pressure becomes low, a large pressure is not applied to the mold, so that the mold is not damaged.
On the other hand, because the maximum injection pressure is set to a large value, a large force is generated at the start of injection, the injection speed rises faster, the injection speed is easier to control, and the molded product is of good quality. be able to.

実施例 第１図は、本発明の一実施例を実施する射出成形機の要
部ブロック図であり、１は射出成形機のスクリュー、２
はスクリュー１に加わる圧力、即ち、溶融樹脂からスク
リュー１を介して加わる射出圧力を検出するための圧力
検出器で、スクリュー１をスラスト軸受けしているプッ
シャープレート（図示せず）のスラスト軸受け部に配設
されたロードセルセンサ等で構成され、スクリュー１に
加わる圧力を検出するようになっている。３はスクリュ
ー１を上記プッシャープレート等を介してスクリュー軸
方向に移動させ射出を行わせるための駆動源としてのサ
ーボモータである。また、４は、サーボモータ３のモー
タ軸に取付けられた位置検出器で、サーボモータ３の回
転位置よりスクリューの位置を検出し、その検出信号を
後述の数値制御装置10のサーボインターフェイス16に入
力している。Embodiment FIG. 1 is a block diagram of an essential part of an injection molding machine for carrying out an embodiment of the present invention, in which 1 is a screw of the injection molding machine and 2 is a screw.
Is a pressure detector for detecting the pressure applied to the screw 1, that is, the injection pressure applied from the molten resin via the screw 1. The pressure detector is provided on the thrust bearing portion of the pusher plate (not shown) that thrust-supports the screw 1. The load cell sensor and the like are provided to detect the pressure applied to the screw 1. Reference numeral 3 is a servo motor as a drive source for moving the screw 1 in the axial direction of the screw via the pusher plate or the like for injection. Further, 4 is a position detector attached to the motor shaft of the servo motor 3, which detects the position of the screw from the rotational position of the servo motor 3 and inputs the detection signal to the servo interface 16 of the numerical controller 10 described later. is doing.

10は数値制御方式（以下、NC装置という）で、該NC装置
10はNC用のマイクロプロセッサ（以下、CPUという）11
と、プログラマブルマシンコントローラ（以下、PMCと
いう）用のCPU12を有しており、PMC用CPU12には各種の
シーケンスプログラム等を記憶したROM15が接続され、N
C用CPU11には射出成形機を全体的に制御する管理プログ
ラムを記憶したROM14,データの一時記憶等に利用される
RAM21及び射出用，型締用，スクリュー回転用，エジェ
クタ用等の各軸のサーボモータを駆動制御するサーボ回
路17がサーボインターフェイス16を介して接続されてい
る。なお、第１図には射出用のサーボモータ3,サーボ回
路17のみ図示している。また、18はバックアップ用電源
を有する不揮発性の共有RAMで、射出成形機の各動作を
制御するプログラムや各種設定値，パラメータ等を記憶
するものである。13はバスアービタコントローラ（以
下、BACという）で、該BAC13にはNC用CPU11及びPMC用CP
U12,共有RAM18,入力回路19,出力回路20の各バスが接続
され、該BAC13によって使用するバスを制御するように
なっている。また、該BAC13にはオペレータパネルコン
トローラ22を介してCRT表示装置付手動データ入力装置
（以下、CRT/MDIという）23が接続され、さらに、上記P
MC用CPU12には、上記圧力検出器２の出力をアナログ信
号からデジタル信号に変換するA/D変換器24が接続され
ている。10 is a numerical control system (hereinafter referred to as NC device)
10 is a microprocessor for NC (hereinafter referred to as CPU) 11
And a programmable machine controller (hereinafter referred to as PMC) CPU12. The PMC CPU12 is connected to a ROM15 that stores various sequence programs and the like.
The C CPU 11 is used for the ROM 14 that stores the management program that controls the injection molding machine as a whole, for temporary storage of data, etc.
A RAM 21 and a servo circuit 17 for driving and controlling a servo motor for each axis for injection, mold clamping, screw rotation, ejector, etc. are connected via a servo interface 16. In FIG. 1, only the injection servo motor 3 and the servo circuit 17 are shown. Reference numeral 18 denotes a non-volatile shared RAM having a backup power source, which stores a program for controlling each operation of the injection molding machine, various set values, parameters and the like. 13 is a bus arbiter controller (hereinafter referred to as BAC), and the BAC 13 has an NC CPU 11 and a PMC CP.
The U12, the shared RAM 18, the input circuit 19, and the output circuit 20 are connected to each other, and the bus used is controlled by the BAC 13. Further, a manual data input device with a CRT display device (hereinafter referred to as CRT / MDI) 23 is connected to the BAC 13 via an operator panel controller 22, and further, the above P
An A / D converter 24 that converts the output of the pressure detector 2 from an analog signal to a digital signal is connected to the MC CPU 12.

以上のような構成において、射出成形機を動作を制御す
るNCプログラムを共有RAM18に格納させ、かつ、CRT/MDI
23より射出成形動作に関連する各種パラメータを設定し
共有RAM18に記憶させる。例えば、本実施例に関係する
パラメータとしては、射出時における最大射出圧のトル
クリミット値，金型保護圧力，安全圧力に対応するトル
クリミット値，射出速度，保圧時のトルクリミット値，
計量時の背圧のためのトルクリミット値等をCRT/MDI23
より設定する。In the above configuration, the NC program that controls the operation of the injection molding machine is stored in the shared RAM 18, and the CRT / MDI
Various parameters related to the injection molding operation are set from 23 and stored in the shared RAM 18. For example, as the parameters related to the present embodiment, the torque limit value of the maximum injection pressure at the time of injection, the mold protection pressure, the torque limit value corresponding to the safety pressure, the injection speed, the torque limit value at the time of holding pressure,
CRT / MDI23 for torque limit values for back pressure during weighing
Set more.

このように、各種パラメータを設定した後、射出成形機
を動作させると、NC装置10は射出，保圧，計量の各工程
に対し、第２図に示すような動作を行う。なお、第２図
においては、PMC用CPU12が行う動作処理フローチャート
を示しており、NC用CPU11はNCプログラムを読取り、各
軸に対しパルス分配等、従来と同様な処理を行うもので
ある。As described above, when the injection molding machine is operated after setting various parameters, the NC device 10 performs the operations shown in FIG. 2 for each process of injection, pressure holding, and weighing. Note that FIG. 2 shows a flowchart of the operation processing performed by the PMC CPU 12, and the NC CPU 11 reads the NC program and performs the same processing such as pulse distribution on each axis as in the conventional case.

射出工程に入ると、PMC用CPU12は共有RAM18に設定され
た最大射出圧力に対応するトルクリミット値を読出し、
出力回路20を介してサーボ回路17に出力し、サーボモー
タ３の出力トルクを最大射出圧力に対応するトルクまで
に制限する（ステップS1）。そして、射出を開始し（ス
テップS2）、NC用CPU11は共有RAM18で設定された各段の
射出速度で各段の射出位置までパルス分配し、サーボイ
ンターフェイス16,サーボ回路17を介してサーボモータ
３を駆動し、スクリュー１を移動させて射出を行わせし
める。一方、PMC用CPU12はA/D変換器24でデジタル信号
に変換された圧力検出器２で検出された射出圧を監視
し、共有RAM18に設定された最大射出圧より低い金型保
護圧に達したか否か及び射出が終了したか否か監視して
いる（ステップS3,S4）。なお、この射出終了はスクリ
ューの位置によって、また、射出開始からの時間によっ
て、また、射出圧力が保圧切換圧力に達したことによっ
て判断することができるが、本実施例ではスクリュー位
置が保圧切換位置に達したことによって射出終了として
いる。そして、正常の動作であれば、通常、圧力検出器
２で射出検出される射出圧が金型保護圧に達する前に射
出終了となり、NC用CPU11からBAC13,共有RAM18を介して
スクリュー位置が保圧切換位置まで達したことを示す信
号が出力され、この信号をPMC用CPU12が検出すると、PM
C用CPU12はBAC13,出力回路20を介して共有RAM18に設定
されたトルクリミットをサーボ回路17に出力し、サーボ
モータ３の出力トルクを保圧のトルク以下に制限する
し、かつ、タイマーT1をスタートさせる（ステップS
5）。なお、保圧を何段かに分けて行う場合は、各段の
保圧のトルクリミット値，保圧時間のタイマーを各々設
定し保圧制御を行うこととなるが、本実施例ではこの点
が本発明の要旨ではないため、１段の保圧制御を行うケ
ースを記載している。そして、PMC用CPU12は上記タイマ
ーT1がタイムアップしたか否か判断し（ステップS6）、
タイムアップすると保圧工程を終了し、射出用のサーボ
モータ３に対しては出力回路20を介して背圧用のトルク
リミットを出力し（ステップS7）、設定背圧の出力を出
すようにトルク制限を行う一方、図示しないスクリュー
回転用のモータを駆動させて計量を開始させる（ステッ
プS8）。そして、スクリュー１が樹脂の溶融圧力で後退
（第１図中右方）し、計量点に達したことをNC用CPU11,
BAC13を介して検出すると（ステップS9）、スクリュー
１の回転を停止させ、この射出，保圧，計量工程の処理
は終了する。When entering the injection process, the PMC CPU 12 reads the torque limit value corresponding to the maximum injection pressure set in the shared RAM 18,
It outputs to the servo circuit 17 via the output circuit 20, and limits the output torque of the servo motor 3 to the torque corresponding to the maximum injection pressure (step S1). Then, injection is started (step S2), the CPU 11 for NC distributes the pulse to the injection position of each stage at the injection speed of each stage set in the shared RAM 18, and the servo motor 3 via the servo interface 16 and the servo circuit 17. Is driven to move the screw 1 to cause injection. On the other hand, the PMC CPU 12 monitors the injection pressure detected by the pressure detector 2 converted into a digital signal by the A / D converter 24, and reaches the mold protection pressure lower than the maximum injection pressure set in the shared RAM 18. It is monitored whether or not the injection is completed and whether or not the injection is completed (steps S3 and S4). The end of injection can be judged by the position of the screw, the time from the start of injection, and the fact that the injection pressure has reached the holding pressure switching pressure. The injection is terminated when the switching position is reached. If the operation is normal, the injection is normally completed before the injection pressure detected by the pressure detector 2 reaches the mold protection pressure, and the screw position is maintained from the NC CPU 11 via the BAC 13 and the shared RAM 18. A signal indicating that the pressure switch position has been reached is output, and when this signal is detected by the PMC CPU 12,
The CPU 12 for C outputs the torque limit set in the shared RAM 18 to the servo circuit 17 via the BAC 13 and the output circuit 20 to limit the output torque of the servo motor 3 to a torque equal to or less than the holding pressure, and to set the timer T1. Start (Step S
Five). When the holding pressure is divided into several stages, the torque limit value of the holding pressure of each stage and the timer of the holding time are set respectively to perform the holding control. However, since it is not the gist of the present invention, a case of performing one-step pressure holding control is described. Then, the PMC CPU 12 determines whether or not the timer T1 has timed out (step S6),
When the time is up, the pressure-holding process is terminated, and the torque limit for back pressure is output to the injection servo motor 3 via the output circuit 20 (step S7) to output the set back pressure. Meanwhile, the motor for screw rotation (not shown) is driven to start the measurement (step S8). Then, when the screw 1 retreats with the melting pressure of the resin (on the right side in FIG. 1) and reaches the measuring point, the CPU 11 for NC,
When it is detected via the BAC 13 (step S9), the rotation of the screw 1 is stopped, and the processes of this injection, pressure holding, and measuring process are completed.

一方、射出工程中、ステップS3で何らかの理由により射
出圧が設定された金型保護圧以上になったことがA/D変
換器24を介して圧力検出器２より検出されると、PMC用C
PU12は共有RAM18に設定された安全圧力の低い圧力に対
応するトルクリミット値にサーボモータ３の出力トルク
を制限してタイマーT2をスタートさせる（ステップS1
0）。そして、タイマーT2がタイムアップすると、保圧
工程のステップS5,S6の処理は行わず、次に計量工程の
ステップS7以下の処理へ移行させる。即ち、射出時に何
らかの理由で射出圧力が金型保護圧力を越え、金型を破
損させるおそれがある場合には直ちにサーボモータ３の
出力トルクを低いトルクに制限し、安全圧力にすること
によって金型破損を防止する。なお、このステップS10,
S11の処理を行わず、射出時に金型保護圧力に射出圧が
達すると、直ちにステップS7へ移行し射出軸のサーボモ
ータ３の出力トルクを背圧の低いトルクに制限してもよ
い。On the other hand, during the injection process, when it is detected by the pressure detector 2 via the A / D converter 24 that the injection pressure becomes equal to or higher than the set mold protection pressure for some reason in step S3, the PMC for C
The PU 12 limits the output torque of the servo motor 3 to the torque limit value corresponding to the low safety pressure set in the shared RAM 18 and starts the timer T2 (step S1.
0). Then, when the timer T2 times out, the processing of steps S5 and S6 of the pressure-holding process is not performed, and the process proceeds to step S7 and subsequent steps of the weighing process. That is, when the injection pressure exceeds the mold protection pressure for some reason at the time of injection and there is a risk of damaging the mold, the output torque of the servo motor 3 is immediately limited to a low torque and the mold pressure is set to a safe pressure. Prevent damage. This step S10,
If the injection pressure reaches the mold protection pressure during injection without performing the process of S11, the process may immediately proceed to step S7 and limit the output torque of the servomotor 3 of the injection shaft to a torque with a low back pressure.

発明の効果 以上述べたように、本発明においては、射出時に射出圧
力を検出する検出手段を設け、設定された金型保護圧以
上に射出圧が達すると、射出動作を中止し、低圧にし、
保圧工程を行わずに計量工程に移行するようにしたか
ら、射出時の最大射出圧力は大きくとることができ、そ
のため、射出時の設定射出速度の立上りが早くなり、射
出速度制御が容易となり、かつ、金型を破損させること
もない。As described above, in the present invention, the detection means for detecting the injection pressure at the time of injection is provided, and when the injection pressure reaches the set mold protection pressure or higher, the injection operation is stopped and the pressure is reduced,
Since the process shifts to the metering process without performing the pressure-holding process, the maximum injection pressure during injection can be made large, so the set injection speed during injection rises faster, and injection speed control becomes easier. Moreover, the mold is not damaged.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第１図は本発明の一実施例を実施する射出成形機の要部
ブロック図、第２図は同実施例における動作処理フロー
チャートである。 １…スクリュー、２…圧力検出器、３…サーボモータ、
４…位置検出器、10…数値制御装置。FIG. 1 is a block diagram of an essential part of an injection molding machine for carrying out an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an operation processing flowchart in the embodiment. 1 ... screw, 2 ... pressure detector, 3 ... servo motor,
4 ... Position detector, 10 ... Numerical control device.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】スクリューを軸方向に移動させ射出を行う
サーボモータに設定最大射出圧に対応するトルクリミッ
トをかけ射出工程制御を行った後、保圧工程，計量工程
へと順次移行する電動式射出成形機の射出圧制御方式に
おいて、射出工程時に射出圧力を検出する射出圧力検出
手段を設け、該射出圧力検出手段より検出された射出圧
力が設定金型保護圧力以上になった場合、保圧工程へ移
行せず、計量工程に移行するようにした電動式射出成形
機の射出圧制御方式。1. An electric system in which a servomotor for moving a screw in an axial direction to perform injection applies a torque limit corresponding to a set maximum injection pressure to perform injection process control, and then sequentially shifts to a pressure holding process and a metering process. In the injection pressure control system of the injection molding machine, an injection pressure detection means for detecting the injection pressure during the injection process is provided, and when the injection pressure detected by the injection pressure detection means is equal to or higher than the set mold protection pressure, the holding pressure is maintained. An injection pressure control system for an electric injection molding machine that does not shift to the process but shifts to the measuring process. 【請求項２】上記射出圧力検出手段で検出された射出圧
力が設定金型保護圧力以上になった場合、上記サーボモ
ータに低い安全圧に対応するトルクリミットをかけて所
定時間射出方向に該サーボモータを駆動した後、計量工
程に移行する特許請求の範囲第１項記載の電動式射出成
形機の射出圧制御方式。2. When the injection pressure detected by the injection pressure detecting means exceeds a set mold protection pressure, a torque limit corresponding to a low safety pressure is applied to the servo motor, and the servo is performed in the injection direction for a predetermined time. The injection pressure control system for an electric injection molding machine according to claim 1, wherein after the motor is driven, the measuring process is started.