JPH01200928A - 射出成形機の速度・圧力制御方式 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は射出成形機に関し、特に射出成形機の速度・圧
力制御方式に関する。

［従来の技術］ 射出成形機の射出形成プロセスは、射出、充填。

保圧及び冷却の４つの段階に分けられる。そして、射出
の段階は、溶融した樹脂を設定した速度で金型内へ流し
込む速度制御であるのに対し、充填から保圧の段階は、
成形品の密度及びその内部圧力分布を一様にするために
圧力を金型内の樹脂にかける圧力制御である。

ここで、従来の射出成形機の一例について第５図を参照
して説明する。

射出成形機はホッパ１を有する加熱シリンダ２とスクリ
ュ３を備えている。このスクリュ３はシリンダ２内を回
転しつつ前後に運動できる。スクリュ３の後端部は加圧
アクチュエータ４を貫通して、ピストン５内にこのピス
トンと同軸にしかも回転自在に保持され駆動されている
。スクリュ３は油圧モータ６に連結され駆動される。ス
クリュ３の最終端部に板部材７がスクリュ３の回転を妨
げないようにかつスクリュ軸心に沿ってスクリュと共に
変位自在に取り叶けられている。板部材７はピストンロ
ッド８を介して速度検出器９に連結されている。スクリ
ュの位置を検出するためのスクリュ位置検出器１０はラ
ック１１を備えており、このラック１１は板部材７と一
体になって連動し、またギヤｌｌａはラック１１の進退
に応じて回転する。又、加圧アクチュエータ４にはその
内部の圧力を感知する圧力検出器１２が取り付けられて
いる。速度検出器９、スクリュ位置検出器１０及びシリ
ンダ内樹脂圧力検出器１２の検出出力は、速度・圧力制
御装置１００′に入力する。

次に、第ｔ１図をも参照した、従来の速度・圧力制御装
置１００′について説明する。

スクリュ位置検出器１０で検出されたスクリュ位置Ｘは
射出速度指令値発生器１１０の入力端子、シリンダ内樹
脂圧力指令（ｆｉ発生器１２０′の制御入力端子及び切
換装置１３０の制御入力端子に入力する。射出速度指令
値発生器１１０はスクリュ位置Ｘに応じて予め定められ
た射出速度指令値Ｖ、を発生する。シリンダ内樹脂圧力
指令Ｖｉ発生器１２０′は、タイマ（図示せず）を有し
、スクリュ位置Ｋが所定位置になるとタイマが作動し、
タイマのタイマ値に応じて予め定められたシリンダ内樹
脂圧力指令ｆｆ１Ｐ、　′を発生ずる。

射出速度指令値発生１１０がら出力された射出速度指令
１ｉｉＶｒと速度検出器９で検出された射出速度検出値
Ｖは差回路１４０に入力し、ここで差（Ｖ、−Ｖ）が計
算されて射出速度間差ｖ０として出力される。一方、シ
リンダ内樹脂圧力指令値発生器１２０から出力されたシ
リンダ内樹脂圧力指令値Ｐ、′とシリンダ内樹脂圧力検
出器１２′で検出されたシリンダ内樹脂圧力検出値Ｐ′
は差回路１５０に入力し、ここで差（Ｐ、　′−Ｐ’　
）が計算されてシリンダ内樹脂圧力偏差２０゛とじて出
力される。射出遠度面差Ｖ０は速度制御系ＰＩＤ袖償器
１６０′に入力され、ここで操作量Ｕ′９が求められ切
換装置１３０の一方の入力端子へ入力される。一方、シ
リンダ内樹脂圧力閏差Ｐ０′は圧力制御系ＰＩＤ補償器
１７０′に入力され、ここで操作ｎＵ′Ｐが求められ切
換装置１３０の一方の入力端子へ入力される。切換装置
１３０は上記スクリュ位置Ｘにより、（栗作量Ｕとして
操作ｉｕ′、とＵ’Ｐどちらかを選択して出力する。切
換装置１３０から出力される操作量Ｕはサーボアング１
３を通してサーボ弁１４へ入力される。サーボ弁１４は
加圧アクチュエータ４への油源１５からの油の流量や圧
力を調整して、射出速度検出値Ｖやシリンダ内樹脂圧力
検出値Ｐ′がそれぞれ射出速度指令値■、やシリンダ内
樹脂圧力指令値Ｐ、′に追従するように制御を行なう。

ところで、速度制御系ＰＩＤ補償器１６０′の伝達関数
ａ′ＧＶ（Ｓ）と圧力制御系ＰＩＤ補償器１７０′の伝
達関数ａ′ｏｐ（ｓ）は、それぞれ次式％式％ は定数である。

［発明か解決しようとする課題］ ところで、このような射出成形機を用いて、コンパクト
・ディスクなど精度が要求される成形品を成形する場合
、精密な制御を行なう必要がある。

例えは、精密な逝去を行なわなかった場合、第６図に示
されるような成形品にカス焼け２０１、ウェルドライン
２０２、エアマーク２０３、液状フローマーク２０４及
びジェツテイング２０５等の外観不良が表われる。これ
ら不良領域は、例えば第７図に示されるように、スクリ
ュ位置と射出速度の図示の範囲に表わされる。従って、
良品を得るには、不良領域と重ならないように、射出速
度をスクリュ位置に応じてプログラムする必要がある。

一般に射出成形機の射出段階ならびに保圧段階において
は、樹脂の温度や受ける圧力、金を形状などにより、樹
脂の流動特性が時間とともに変化する。その結果、射出
成形機のアクチュエータからみた負荷特性が変わる。し
かしながら、従来の速度・圧力制御装置では、偏差から
操作量を求める補償器か、定数の制御パラメータを有ず
乙伝達関数から成る、所謂不時変数系であるため、制御
量の行き過ぎや遅れ、定常偏差等を生じる。したがって
、コンパクト・ディスクなど良品を得る範囲か狭い成形
品を成形することが、従来の速度・圧力制御装置では困
難である。

そこで本発明の技術的課題は、負荷特性が変化しても精
度良く制御することができる射出成形機の速度・圧力制
御方式を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は予め定められた金型内樹脂圧力あるいは該金型
内樹脂圧力及び射出速度の指令値と金型内樹脂圧力ある
いは金型内樹脂圧力及び射出速度の検出値との偏差を受
けて操作量を出力する補償手段により、射出成形機の射
出速度と保圧圧力を制御する方式であって、前記補償手
段が時変数系であることを特徴とする射出成形機の速度
・圧力制御方式が得られる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第２図は本発明の適用される射出成形機の構成を示した
図で、第５図と同じ構成部分について同−ｆｉＪ照符号
を付しである。第５図と異なる点は、ディジタイザ等の
制御パラメータ入力装置１７を有していることである。

次に、第１図をも参照して、本発明による速度・圧力制
御装置１００について説明する。なお、第４図と同一機
能を有するものには同一参照符号を付しである。第４図
と相違する点は、速度制御系ＰＩＤ補償器１６０′の代
わりに、速度制御系サーボコントローラ１６１、速度制
御系学習：ｒシトローラ１６２及び和回路１６３が用い
られ、圧力制御系ＰＩＤ制御系ＰＩＤ補償器１７０′の
代わりに、金型的樹脂圧力制御系サーボコン１〜ローラ
１７１、金型的樹脂圧力制御系学習コンｌ−ローラ１７
２及び和回路１７３が用いられていることである。

速度制御系サーボコントローラ１６１は、射出速度面差
Ｖ０とスクリュ位置Ｘとを入力し、操作ｆｆ１Ｕｖ、を
出力する。ここで、速度制御系サーボコントローラ１６
１の伝達関数Ｇ。ｃ［Ｓ）は次式で表わされる。

Ｕ　ｖ＋＝　Ｇ　ｏｖｆｓ）　　・Ｖ　ｏ　（Ｓ）ここ
で、スクリュ位置にＸにより変化する制御パラメータは
Ｋｖ（Ｘ）　、　Ｒ１（Ｘ）　、　Ｒ２（Ｘ）　、　Ｑ
＋（×）びＱ２（Ｘ）は、第２図に示された、制御パラ
メータ入力装置１７より予め入力される。又、速度制御
系学習コントローラ１６２は、メモリ有し、射出サイク
ル毎に射出速度偏差■、を記憶し、この記憶された射出
速度面差■、を打出す修正操作量ｕｖ２を計算し、次回
の射出サイクルの射出段階で修正操作量Ｕｖ□を出力す
る。和回路１６３は速度制御系サーボコントローラ１６
１から出力される操作Ｊｉｕｖｌと速度制御系学習コン
トローラ１６２から出力される修正操作量Ｕｖ２とを加
算し、この加算結果を操作量Ｕｖとして切換装置１３０
の一方の入力端子に入力する。なお、速度制御系学習コ
ントローラ１６２で実行される計算アルゴリズムは、操
作量Ｕｖから射出速度面差■、への伝達関数Ｇｕｖ（■
、−Ｇい／Ｕｖ）の逆関数Ｇ訂を計算すれば良い。但し
、この実現が難しいときは、Ｇｃ！に近い関数Ｇ肌を用
い、 Ｕｖ２＝Ｇ′　Ｌ、ｖ■。

より、修正操作ＪＩＵｖ２を計算しても良い。

一方、金型内樹脂圧力制御系サーボコントローラ１７１
は、タイマ（図示せず）を有し、スクリュ位ｉｘ所定位
置になるとタイマか作動して、操作量Ｕ　ｐ＋を出力す
る。ここで、金型内樹脂圧力制御系サーボコントローラ
１７１の伝達関数Ｇ、、（Ｓ）は次式で表わされる。

Ｕ　ｐ＋＝　Ｇ　ｏｐ（Ｓ）　　・Ｐ　。

匁下弦臼 ここで、タイマのタイマ値しにより変化する制御パラメ
ータに、　（ｔ）　、　Ｒ，（ｔ）　、　Ｒ，（ｔ）　
。

Ｑ３ｆｔ）及びＱ４（ｔ）も、第２図に示された制御パ
ラメータ入力装置１７より予め入力される。又、金型内
樹脂圧力制御系学習コントローラ１７２も、速度制御系
学習コントローラ１６２と同様に、メモリを有し、射出
サイクル毎に金型的樹脂圧力１扁差Ｐ、を記憶し、この
記憶された金型内樹脂圧力１揚差Ｐ、を打消す修正操作
ｆｉ　Ｕ　ｐ　２を計算し、次の射出サイクルの保圧段
階で修正操作量ＵＰ２を出力する。和回路１７３金型内
樹脂圧力制御系サーボコントローラ１７１から出力され
る操作ｆｆｋ　Ｕ　ｐ　＋と金型内樹脂圧力制御系学習
コントローラ１７２から出力される修正操作ＪＩＵＰ□
とを加算し、この加算結果を操作ＭＵ、として切換装置
１３０の他方のに入力端子に入力する金型内樹脂圧力制
御系学習コントローラ１７２も、速度制御系学習コント
ローラ１６２と同様に、 Ｕ　Ｐ？＝　Ｇ　′ｕｐＰ　−（４） より、修正操作量Ｕｐｉが計算される。この伝達関数Ｇ
′ｕｐは、操作量Ｕ、から金型内樹脂圧力偏差Ｐ、ノ＼
の伝達関数Ｇｕｐ（Ｐ−−ＧｕｐＵｐ　）の逆関数Ｇ′
、Ｊ！の近似関数である。

すなわち・、射出成形動作が、射出、充填、保圧及び冷
却の４つの過程を１つのサイクルとし繰り返し動作であ
ることに注目し、ｍ１回のサイクルの偏差情報を用いて
、次回以降のサイクルでの面差を減少させている。

最後に、上述の速度・圧力制御装置１００を電子計算機
システムで構成した場合について説明する。

第３図を参照して、オペレータは、先ず制御パラメータ
入力装置１７より、適当な定数の制御パラメータを入力
する中央処理装置（ＣＰＵ）１８は、インタフェース１
９を介して入力された制御パラメータを記憶装置（メモ
リ）２０に記憶する。

メモリ２０には、第１図のサーボコントローラ１６１．
１７１の動作を実行するためのサーボ用プログラムと、
学習コントローラ１６２，１７２以下宗日 の動作を実行するための学習用プログラムとが予め記・
隠されている。学習用プログラムを作動させない状態で
、射出成形機の試し打ちを行ない、これにより、オペレ
ータは制御パラメータの変化パターンを決定する。

オペレータは、このようにして、決定されたスクリュ位
置Ｘに応じた制御パラメータＫＶ　（Ｘ）　。

Ｒ１（Ｘ）　、　Ｒ２ｆｘ）　、　Ｑ＋　ｆｘ）　、及
びＱ２（Ｘ）と、時刻ｔに応じた制御パラメータに、　
（ｔ）　。

Ｒ３（Ｈ、Ｒ１（ｊ）　、　Ｑｓ　（ｉ）及びＱ４（ｔ
）とを制御パラメータ入力装置１７より入力する。この
入力された制御パラメータは、ｃｐｕ　ｉ　ｓにより、
インタフェース１つを介してスクリュ位置Ｘ或いは時刻
上に対応させてメモリ２０に記憶させる。

今度は学習用プログラムも作動させる。

射出成形機により射出成形サイクルが開始されると、ス
クリュ位置検出器１０で検出されたスクリュ位置Ｘが、
プログラムカウンタ（ＰＧカウンタ）２１でカウントさ
れ、ＣＰＵ１８は、スクリュ位置Ｘに対応して予めメモ
リ２０に記憶された射出速度指令値Ｖｒを読み出し、こ
の読み出された射出速度指令値Ｖ、とＡ／Ｄ変換器２２
を介して入力される。射出速度検出値■とから射出面差
Ｖ、を求める。この求められた射出差速度面差■、に基
づき、メモリ２０に記憶されている速度制御系サーボ用
プログラムにより、（１）式から操作量ＵＶｔを計算し
、これを操作量ＵとしてＤ／Ａ変換器２３を介してサー
ボアンプ１３へ送出する。と同時に、射出速度面差■、
をメモリ２０に一旦記憶し、（２）式により、次回の射
出成形サイクルの射出過程のための修正操作量Ｕｖ□を
計算し、メモリ２０に記憶する。

ＰＧカウンタ２１でのカウント値か所定の値になったこ
とを検出すると、ＣＰＵ１８は、保圧過程になったと判
断し、時刻ｔに対応して予めメモリ２０に記憶された金
型内樹脂圧力指令ｆ！ｉＰｒを読み出し、この読み出さ
れた金型内樹脂圧力指令値Ｐ７とＡ／Ｄ変換器２４を介
して入力される金型内樹脂圧力検出値Ｐとから金型内樹
脂圧力面差Ｐ、を求める。この求められた金型内樹脂圧
力１０差Ｐ、に基づき、モメリ２０に記憶されている圧
力制御系サーボ用グロダラムにより、く３）式から操作
量ＵＰＩを計算し、これを操ｔｔ！ｆｆ１ＵとしてＤ／
Ａ変換器２３を介してサーボアンプ１３へ送出すると同
時に、金型内樹脂圧力儀差Ｐ、をメモリ２０に一旦記憶
し、（４）式により、次回の射出成形サイクルの保圧過
程のための修正操作量ＵＰ２を計算し、メモリ２０に記
・はする。

次の射出成形サイクルにおいては、射出過程て゛は、（
１）式により計算された操作ｍｕｖ、とメモリ２０に記
憶してあった修正操作量Ｕｖ２とを加えたものを操作量
ＵとしてＤ／Ａ変換器２３を介してサーボアンプ１３へ
送出し、保圧過程では、（３）式により計算された操作
量Ｕ　ｐ　、とメモリ２０に記憶してあった修正操作量
ＵＰ２とを加えたものを操作量ＵとしてＤ／Ａ変換器２
３を介してサーボアンプ１３へ送出する。

以下、この射出成形サイクルを繰り返す。

［発明の効果］ 以上の説明で明らかなように、本発明によれば、金型内
樹脂圧力あるいは、金型内樹脂圧力及び射出速度の指令
値とその検出値との０１差より操作量を求める補償手段
が、不時変数系ではなく、時変数系とした・ので、負荷
特性が変化しても、制御量の行き過ぎや遅れ、定常偏差
等を減少させることができる。従って、コンパクト・デ
ィスクなど精度が要求される。成形品を成形することが
可能となった。尚、油圧方式では、あくまで間接的にし
か樹脂の圧力を制御できず、間に入る油圧シリンダ、リ
ザーバ、ゲートなどによる圧損があるために、実際の全
型内樹脂圧を制御できない、従ってＰ　Ｕ　Ｔ制御など
を行なう際には、油圧→金型内圧の伝達特性を人間が頭
に入れて設定値を考える必要がある。従って、本発明に
係る金型内圧力制御では、より直接的に圧力を制御でき
ることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による射出成形機の速度・圧力制御方式
を実現する制御装置の一実施例の構成を示したブロック
図、第２図は本発明の適用される射出成形機の構成例を
示した断面図及びブロック図、第３図は第１図に示した
制御装置を電子計算機システムで構成した図、第４図は
従来の射出成形機の速度・圧力制御方式を実現する制御
装置の構成を示した断面図及びブロック図、第５図は従
来の射出成形機の構成を示した断面図及びブロック図、
第６図は外観不良の一例を示した図、第７図は射出速度
の不良領域の一例を示した図である。 １２・・・全型内樹脂圧カ検出器、１１０・・・射出速
度指令値発生器、１２０・・・全型内樹脂圧カ指令値発
生器、１３０・・・切換装置、１４０，１５０・・・差
回路、１６１・・・速度制御系サーボコントローラ、１
６２・・・速度制御系学習コントローラ、１６３・・・
和回路、１７１・・・金型内樹脂圧力制御系サーボコン
トローラ、１７２・・・金型内樹脂圧力制御系サーボコ
ントローラ、１７３・・・和回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、予め定められた金型内樹脂圧力あるいは金型内樹脂
   圧力及び射出速度の指令値と、金型内樹脂圧力あるいは
   金型内樹脂圧力及び射出速度の検出値との偏差を受けて
   、操作量を出力する補償手段により、射出成形機の射出
   速度と保圧圧力を制御する方式であって、前記補償手段
   が時変数系であることを特徴とする射出成形機の速度・
   圧力制御方式。