JPH01288419A - 電動式射出成形機の保圧圧力制御方式 - 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、電動式射出成形機の保圧圧力制御方式に関す
る。

従来の技術 サーボモータを用いた電動式射出成形機における保圧圧
力の制御は、スクリューを軸方向に駆動させ射出、保圧
を行うサーボモータ（以下、射出用サーボモータという
）の出力トルクを制限することによって行われている。

発明が解決しようとする課題 ところが、保圧時間を比較的長く設定したような場合に
は、金型キャビティのゲートからスプルーに至る区間、
即ち、樹脂を加熱するための手段を備えない樹脂径路に
おいて、充填された溶融樹脂が冷却されて徐々に固化す
るため、特にオーブンループ制御の場合においては、射
出終了直接の樹脂の粘性を基準として設定された保圧圧
力が金型キャビティ内に正確に伝達されず、成形品にヒ
ケや比重の不足等が生じ易くなるという欠点があった。

また、シリンダー内における樹脂の対流時間が長くなっ
た場合にはシリンダー内の樹脂の粘性抵抗が増加するこ
とも考えられ、樹脂圧力の伝達不良を助長することもあ
る。

第４図は従来のオーブンループ制御方式における保圧開
始後の経過時間（【）と金型キャビティ内における樹脂
の圧力Ｐ　（ｔ）との関係を定性的に示す図で、上記の
ように射出終了直接の樹脂の粘性を基準として射出用（
ノーボモータの１−ルクリミット値ｐＯを設定した場合
、保圧開始直後においては金型キャビティ内における樹
脂の圧力Ｐ（［）が所望の保圧圧力ＰＯと一致している
が、保圧開始後の経過時間（０が増加するにつれて徐々
に圧力降下を生じ十分な保圧圧力が得られなくなるため
、所定の保圧時間（王）だけ保持しても１分な保圧効采
が得られず、上記したようなヒケや比重の不戻等が発生
しでいた。

このような情況はスクリューに作用する樹脂の反力を検
出してフィードバックをかけるセミ・クローズトループ
υ１ｗＪの場合も同様であって、従来、保圧時間の経過
、即ち、樹脂の固化や粘性抵抗の増加によって生じる樹
脂圧力の伝達不良を完全に取除くために、は、金型キャ
ごティ内に圧力１？ンリ゛を設ける等の完全なりローズ
ドループ制御を行うしか方法が’：ｔ：　＜、コストが
高麗化するという難点があった。

そこで、本発明は、保圧時間の経過に関わらず金型キャ
ビティ内に所望の樹脂圧力を確実に伝達できるオーブン
ループ制御方式の保圧圧力制御方式を提供することを目
的とする。

課題を解決するための手段 本発明は、スクリューを軸方向に駆動するザーボ七−夕
にトルクリミットをかけ′Ｃ出力１−ルクの制限を行い
保圧圧力をオープンループ制御１゛る電動式射出成形機
の圧力制御方式において、保圧工程における上記サーボ
モータのドルクリミツ１−値を保圧開始後の経過時間と
共に設定保圧圧力に対するトルクリミット値から順次増
大させで保圧ル力補正を行うことにより前記課題を解決
した。

作　　用 保圧開始後の経過時間と共に、設定保圧圧に対するトル
クリミット値から順次トルクリミット値を増大させて、
射出用サーボ゛［−夕を駆動する。

その結果、上記サーボモータによって駆動されるスクリ
ューによって金型キψビテイ内の樹脂に加わる保圧圧力
は樹脂の同化や粘性抵抗の増加によって生ずる圧力降下
を補償し、常に保圧開始時と同様の設定保圧圧力が加え
られる。

実施例 以下、本発明の一実施例について説明する。

本発明を実施する一実施例の電動式射出成形機の要部を
示す第１図において、符号１は、射出成形機のスクリュ
ー２をスクリュー軸方向に駆動して射出・保圧動作を行
わせる射出用サーボモータで、該サーボモータ１のモー
タ軸にはパルスコーダ３が装着されている。なお、この
電動式射出成形機は、通常のものと同様、スクリュー回
転軸、クランプ軸等の各軸用す−ボ七−タを有するが、
これらのものは本発明と直接関係がないので説明を省略
する。

符号１０は上記電動式射出成形機の制御＠置ｒあり、該
ｖ制御装置１０は射出成形機全体の動作および各軸す７
ボモータのパルス分配処理等を制御する数値制御（以下
、ＮＧという）用中央処理装冒（以下、ＣＰＵという）
１１と、ＮＣ用ＣＰ　Ｕｌｌの指令値に基づいて各軸サ
ーボモータの位置。

速度、トルク＄１１１１１等を制御するサーボ制御用の
サーボＣＰＵ１２とを漏えている。

ＮＧ用ＣＰＵ１１には、射出成形機全体を管理する制御
プログラムＪ３よび射出成形機のシーケンス動作を制御
するシーケンスプログラム、およびサーボＣＰＵ１２を
制御するためのプログラム等を記憶したＲＯＭ１３、保
圧工程の設定保圧圧力ｐＯと保圧時間Ｔおよび補正係数
αや保圧時間内における射出用サーボモータ１のトルク
リミット値の設定変更周期となる最小指令時間Δ丁、さ
らには、各種設定値、パラメータの値等を記憶したＲＡ
Ｍ１４、前記ＲＡＭ１４内へ各種設定値、パラメータの
データ設定等を行うＣＲＴ表示装置付き手動データ入力
装置１５（以下、ＣＲＴ／ＭＤＩという）がバス１６を
介して接続されている。

一方、サーボＣＰｔＪ１２には、ＮＣＪ′Ｉ′ｌＣＰＵ
１１から出力される分配周期毎の各軸へのパルス分配澁
、トルクリミット値等の指令値や各種データ、およびＮ
源投入時にＮＧ用ｃｐｕ１ｉがバス２１を回して転送す
るサーボＣＰＵ１２を制御するためのプログラムの一時
記憶に用いられるＲＡＭ１７、ＮＧ用ＣＰＬ１１１より
指令されるパルス分配０と射出用サーボモータ１に装着
されたバルスコーダ３からの信号に基づいて該サーボモ
ータ１の速度を制御する速度制御回路１８、同様にして
サーボモータ１のトルクを制御するトルク！１１御回路
１９がバス２０を介して接続されている。即ち、本実施
例では、サーボＣＰＵ１２．速度制御回路１８．トルク
制御回路１９等によりサーボ手段を構成する、いわゆる
ソフトウェアサーボを構成している。なお、サーボＣＰ
Ｕ１２と上記ＮＣ用ＣＰＵ１１とはバス２０．２１．１
６を介して接続されている。

次に、本実施例における補正演算方式について簡単に説
明する。

ｐ（ｔ）＝ｐＯ＋Δｐ（ｔ）　　　・・・・・・（１）
Δｐ（ｔ）　＝　ｃＸ（ｔ／ΔＴ）　　・・・・・・（
２）第（１）式は、保圧工程におけるスクリュー軸用サ
ーボモータのトルクリミット値ｐ（ｔ）を保圧工程の設
定保圧圧力ｐＯと、保圧開始後の経過時間ｔと、使用樹
脂に応じた圧力補正関数Δｐ（ｔ）とを用いて演算する
本発明に関わる補正演算式であり、圧力補正関数Δｐ（
【）は保圧開始後の経過時間ｔの関数となっている。即
ち、圧力補正関数Δｐ（ｔ）は、設定保圧圧力ｐＯと金
型キャビティ内の樹脂圧力との間の圧力ギャップを示す
関数であって、第（１）式に示されるように、保圧工程
の指令保圧圧力ｐＯに保圧開始後の経過時間と共に変化
する圧力補正関数Δｐ（ｔ）の値を補って射出用サーボ
モータのトルクリミット値ｐ　（ｔ）を出力することに
より、金型キャビティ内の樹脂圧力と設定保圧圧力ｐＯ
とを一致させるようにしている。

第（２）式は、金型キャビティ内の樹脂圧力が保圧開始
後の経過時間と共にほぼ線形的に降下する（第４図参照
）ものとして補正を行うようにした、本実施例の圧力補
正関数Δｐ（ｔ）を示す補正演算式であり、補正係数α
は単位時間、即ち、数値制御ｌ装置１０における最小司
令時間ΔＴ当りに降下する金型キャビティ内の樹脂圧力
の値であり、保圧開始後の経過時間ｔを上記最小司令時
間ΔＴで除して経過時間ｔに対応する最小司令時間６丁
の数を求め、該最小司令時間６丁の数に上記補正係数α
の値を乗じて設定保圧圧力ｐＯと保圧開始後の経過時間
ｔにおける金型キャビティ内の樹脂圧力との間の圧力ギ
ャップΔｐ　（ｔ）を演算するようにしている。

以下、保圧工程におけるＮＣ用ＣＰＬＪ１１の処理動作
を示すフローチャート（第２図参照）と共に本実施例の
作用を説明する。

なお、オペレータは、予め、保圧工程の設定保圧圧力ｐ
Ｏ２保圧時間Ｔ、補正係数α、最小指令時間ΔＴ等をＣ
ＲＴ／ＭＤ　Ｉ　１５を介してＲＡＭ１４に設定してお
く。

射出工程が終了して保圧工程が開始されると、ＮＣ用Ｃ
ＰＵ１１は、まず、保圧工程における設定保圧圧力のト
ルクリミット値をＲＡＭ１４から読込んで記憶しくステ
ップＳ１）、保圧開始後の経過時間を監視するタイマＲ
（ｔ）およびトルクリミット値の設定変更周期となる最
小指令時間６丁を監視するタイマＲ（ｔ’）にＯをセッ
トしてスタートさせ計時を開始する（ステップ８２〜ス
テツプ８３）。

次に、タイマＲ（ｔ）によって示される保圧開始後の経
過時間ｔおよびＲＡＭ１４に設定された補正係数α、最
小指令時間Δ王により、第（２）式に基づいて経過時間
ｔ、即ち、現在における金型キャビティ内の樹脂圧力と
設定保圧圧力ＰＯとの間の圧力ギャップΔρ（１）を求
め（ステップ８４）、設定保圧圧力のトルクリミット値
ｐＯに該圧力ギャップΔｐ（ｔ）に対応するトルクリミ
ット値を加えて指令トルクリミット値ｐ（【）を算出し
くステップＳ５）、該指令トルクリミット値をＲＡＭ１
７に出力してトルクリミット値の書換えを行う（ステッ
プ８６）。

一方、サーボＣＰＵ１２は書換えられたトルクリミット
値ｐ（【）をＲＡＭ１７から読込み、トルクｉＩＩＩｗ
Ｊ回路１９を介してスクリュー軸用サーボモータ１のト
ルクを制御し、保圧開始後の時間経過によって生じる樹
脂の固化や粘性抵抗の増加に抗して金型キャビティ内の
樹脂に設定保圧圧力と同等の保圧圧力を加えることとな
る。

なＪ３、第１回目の処理においでは保圧開始直後であり
、タイマＲ（ｔ）によって示される経過時間ｔ＝ｏ−ｒ
、圧力ギャップΔｐ　（ｔ１項の演算結果がほぼ（）と
なるから、ステップＳ６においてＲＡＭ１７に出力され
るトルクリミット値は設定保圧圧力ｐｏと事実上等しく
なる。

次に、保圧開始後の経過時間を監視するタイマＲ（ｔ）
によって示される経過時間ｔがＲＡＭ１４に記憶された
設定保圧時間Ｔに達したか否かを判別しくステップＳ７
）、経過時間ｔが設定保圧時間丁に達していなければ、
次に、最小指令時間ΔＦ＆監視するタイマＲ（ｔ’）の
値ｔ′が最小指令時間ΔＴ　ｋ：　’３１　しているか
否かを判別し、タイマＲ（ｔ’）の値が最小指令時間６
丁に達するまで待機する（ステップ８８）。

タイ？Ｒ（ｔ’）の値が最小指令時間６丁に達しでトル
クリミット値の設定変更周期が経過すると、ステップＳ
３に移行して該タイマＲ（ｔ’）をリスタートざぜ最小
指令時間６丁の監視を再ｒＭプるとともに、上記と同様
にしてスクリュー軸用サーボ［−夕１のトルクリミット
値の設定変更処理を実行する。

このようにして、最小指令時間ΔＴの経過するごとにス
テップ８３〜ステツプＳ８に至るトルクリミット値の設
定変更処理が繰返し行われることとなるが、ステップ８
７において保圧開始後の経過時間ｔがＲＡＭ１４に記憶
された設定保圧時間Ｔに達したことが判別されると保圧
工程の処理を終了する。

本実施例によれば、最小指令時間６丁の経過づるごとに
圧力ギャップΔｐ　（ｔ）を求め、この圧力ギャップを
補正するようにスクリュー軸用のｌｊ−ボモータ１の指
令１ヘルクリミツト値ｐ（ｔ）を設定変更するようにし
ているので、サーボモータ１の指令トルクリミット値ｐ
　（ｔ）は第３図中細線で示されるように保圧開始後の
経過時間１［に応じて徐々に増加することとなり、該１
〜ルクリミツト値の増加分が保圧開始後の時間経過によ
って生じる樹脂の固化や粘性抵抗の増加による金型キャ
ビティ内の樹脂圧の低下を相殺し、金型キャビティ内の
樹脂圧は第３図中実線で示されるように常に設定保圧圧
力ＰＯと一致するようになる。

なＪ３、指令ｌ−ルクリミット値の設定変更を周期毎に
行っているので、該指令トルクリミット値ｐ（［）８よ
びこれに対応する金型キャビティ内の樹脂圧は第３図に
示されるように不連続に変化するＪととなるが、最小指
令時間ΔＴの幅、即ち、指令トルクリミット（ａ　ｐ　
（ｔ）の設定変更周期を更に短く設定ｊ゛ることにより
滑らかな圧力１．ｌ　ＩＩＩを行うことができる。

−ｈ記実施例では使用樹脂に応じた補正係数αをＣＲＴ
’／ＭＤ１１５から入力する例についＣ説明したが、Ｎ
Ｇ用ＣＰＵＩＩに不揮発性ＲＡ　Ｍを装袴（７−Ｔ−デ
ープル状の記憶領域を設定し、様々な樹脂に応じた補正
係数α　、α　・・・α。等を各々の樹脂名に対応さけ
−（記憶させると共に、これらの樹脂名をＣＲＴ／ＭＤ
１１５上に表示してソフトキー等により使用樹脂に応じ
た補正係数を選択するメニュー形式とづることもできる
。

また、上記実施例では一段階の保圧工程における処理に
ついて説明しＣいるが、保圧段を多段設定するような場
合であってもＮＧ用ＣＰＬＪＩＩの処理は上記と同様で
ある。即ち、第２図に示されるＮＧ用ＣＰＵ１１の処理
において、ステップＳ１で保圧各段の設定ドルクリミツ
１−値および保圧時間を読込んでステップ８２以下の処
理を実（−１させればよく、また、各段の保圧処理終了
毎に保圧段数を示寸カウンタの値を更新し、カウンタの
（ｉｌｌｊが設定保圧段数に達したことをもって仝保圧
工程の終了を検出４るようにすればよい。

次に、上記実施例のステップ８３〜ステツプＳ８（第２
図参照）で形成されるループ状の１〜ルクリミツト値設
定変更処理を単純化し−ＵＮＣ用Ｃ［Ｕ１１の処理速度
を高速化し、ドルクリミツｌ＝　１ｉ（ｆの設定変更周
期となる最小指令時間６丁の幅を史に短く設定できるよ
うにした別の実施例につい（−説明する。この実施例に
よれば、上記実施例に比べてトルクリミット値の設定変
更周期の刻み幅Ｓ短くなるので圧力制御を極めて滑らか
に行うことができる。

以下、ＮＣ用ＣＰＵ１１の処理動作を示すフローチャー
ト（第５図参照）と共にこの実施例の作用について簡単
に説明する。なお、電動式射出成形機および数値制御装
置に関しては上記実施例と同様であるので説明を省略す
る。また、この実施例においても、保圧工程の設定保圧
圧力ｐＯ２保圧時間Ｔ、補正係数α、最小指令時間ΔＴ
＠はＣＲＴ／ＭＤ　Ｉ　１５を介してオペレータが入力
するようにしている。

射出工程が終了して保圧工程が開始されると、ＮＣ用Ｃ
ＰＵ１１は、まず、保圧工程における設定保圧圧力のト
ルクリミット値をＲＡＭ１４から読込んでレジスタｐ（
【）に記憶しくステップ５１１）、保圧開始後の経過時
間を監視するタイマＲ（［）及びトルクリミット値の設
定変更周期となる最小指令時間ΔＴを監視するタイマＲ
（ｔ’）に０をセットしてスタートさせ、計時を開始す
る（ステップ８１２〜ステツプ５１３）。

次に、レジスタｐ（【）に記憶した設定保圧圧力のトル
クリミット値をＲＡＭ１７に出力して保圧工程における
トルクリミット値を設定する（ステップ５１４）。

次に、保圧開始後の経過時間を監視するタイマＲ（ｔ）
によって示される経過時間ｔがＲＡＭ１４に記憶された
設定保圧時間Ｔに達したか否かを判別しくステップ５１
５）、経過時間ｔが設定保圧時間Ｔに達していなければ
、次に、最小指令時間ΔＴを監視するタイマＲ（ｔ’）
の値ｔ′が最小指令時間６丁に達しているか否かを判別
し、タイマＲ（ｔ’）の値が最小指令時間ΔＴに達する
まで待機する（ステップ８１６）。

タイマＲ（ｔ’）の値が最小指令時間ΔＴに達してトル
クリミット値の設定変更周期が経過するとステップ８１
７に移行して単位時間、即ら、最小指令時間ΔＴの間に
降下する金型キャビティ内の樹脂圧力を示す補正係数α
をレジスタｐ（ｔ）に加算記憶して保圧開始後の経過時
間ΔＴ（第１回目の設定変更処理の場合）に対応する圧
力ギャップを補正した指令トルクリミット値を算出しく
ステップ８１７）、ステップ８１３に復帰して最小指令
時間Δ王を監視するタイマＲ（ｔ’）をリスタートさせ
た後、更新された指令トルクリミット値ｐ　（ｔ）をＲ
ＡＭ１７に出力して指令トルクリミット値の志操えを行
う（ステップ５１４）。

以下同様にして、最小指令時間６丁の経過するごとにス
テップ８１３〜ステツプ８１７に至るトルクリミット値
の設定変更処理を繰返し行い、レジスタｐ　（ｔ）に補
正計数αを加算して指令トルクリミット値を更新しつつ
保圧処理を行うこととなるが、トルクリミット値の設定
変更処理における演瞠処理は、単純な加算処理によって
構成されているので（ステップ８１７参照）前述した実
施例（第２図、ステップＳ４参照）に比べてＮＣ用ＣＰ
Ｕ１１の処理速度が高速化し、トルクリミット値の設定
変・更周期の刻み幅へＴを短く設定できるようになり圧
力制御を極めて滑らかに行うことができる。

なお、この実施例の場合も、ステップＳ１５において保
圧開始後の経過時間ｔがＲＡＭ１４に記憶された設定保
圧時間Ｔに達したことが判別されると保圧工程の処理を
終了する。

また、この実施例においても、前述した実施例の場合と
同様、メニュー形式による補正係数の選択や保圧段の多
段設定が可能であることは摺部である。

発明の効果 本発明は、保圧開始後の時間経過に応じて、保圧開始後
の時間経過によってシリンダー内の樹脂が固化したり粘
性抵抗が増加し、キャビティ内樹脂に加わる保圧圧力が
順次低下することを防止するために、スクリューを駆動
するサーボモータのトルクリミット値を順次補正しつつ
保圧をかけるようにしたので、経過時間に関わりなく金
型４Ｐとティ内の樹脂に正常な設定保圧圧力が伝達され
る。

したがって、成形品にヒケや比重不足等が生じることは
ない。

また、金型キャビティ内の樹脂に正常な設定保圧圧力を
伝達するために、従来のようなりローズドループ制御を
必要としないのでコストが高騰化されることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の保圧圧力制御方式を実施する一実施例
の電動式射出成形機とその数値制御装置の要部を示づ一
ブロック図、第２図は同実施例の数値制御装置が備える
ＮＧ用ＣＰＵの保圧■稈処理を示４フＯ−チャート、第
３図は同実施例における指令圧力と金型キャビティ内の
樹脂圧との関係を保化開始後の経過時間に関して示す図
、第４図は従来の保圧圧力制御方式における指令圧力と
金型キャビティ内の樹脂圧との関係を保圧間始慢の経過
時間に関して示す図、第５図は本発明の第２の実施例の
保圧工程処理を示づ”フ１〕−チャートである。 １・・・スクリ、ニー軸用サーボモータ、２・・・スク
リュー、３・・・パルスエンコーダ、１０・・・数値制
御装置、１１・・・ＮＧ用ＣＰｔＪ、１２・・・サーボ
ｃｐｕ。 １３・・・ＲＯＭ、１４．１７・・・ＲＡＭ、１５・・
・ＣＲＴ表示装置付き手動データ入力装置、 １６、２０．、２１・・・バス、１８・・・速度制御回
路、１９・・・トルクυＩＩＭ］回路。 域 第２図 第５０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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
   ミットをかけて出力トルクの制限を行い保圧圧力をオー
   プンループ制御する電動式射出成形機の圧力制御方式に
   おいて、保圧工程における上記サーボモータのトルクリ
   ミット値を保圧開始後の経過時間と共に設定保圧圧力に
   対するトルクリミット値から順次増大させ保圧圧力補正
   を行うことを特徴とした電動式射出成形機の保圧圧力制
   御方式。