JPH0253217B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、サーボモータによつて射出及び混練
を行う射出成形機の混練制御方法に関する。

従来の技術 従来の射出成形機は油圧によつてスクリユーを
軸方向に移動させ射出を行つており、計量混練時
においては、上記射出機構に一定の油圧を加えて
背圧を与えながらスクリユーを回転させて混練・
計量を行う。すなわち、スクリユーの回転によつ
て成形材料が可塑化され溶融状態となり、加熱シ
リンダの先端部に貯えられ、それにより圧力が生
じる。この圧力が上記射出機構に加えた油圧によ
る背圧に打勝つてスクリユーを後退させ、この後
退量をリミツトスイツチ等で検出して、一定位置
に達したらスクリユーの回転を停止させ、計量・
混練プロセスを終了する。以上のような処理を行
つていたが、スクリユーの回転機構及びスクリユ
ーを軸方向に移動させて射出を行う射出機構の駆
動源にサーボモータを使用する場合においては上
記油圧によつて背圧を加えて混練を行う従来の混
練方法を採用することができない。

発明が解決しようとする課題 本発明は、スクリユーの回転機構の駆動源及び
射出機構の駆動源にサーボモータを使用した射出
成形機において、均一な混練ができ、かつ混練計
量時間を短くすることができる混練制御方法を提
供することにある。

課題を解決するための手段 スクリユーを軸方向に移動させ射出を行う射出
機構の駆動源及びスクリユーを回転させるスクリ
ユー回転機構の駆動源にサーボモータを使用した
射出成形機において、本発明は、上記射出機構を
駆動するサーボモータのサーボ回路内にトルク指
令値を設定値以下に制限するトルク制限手段を設
け、混練時においては上記トルク制限手段に設定
背圧値に対応するトルクを制限値として設定し、
該トルク制限値と上記射出機構のサーボモータの
実際の出力トルクとの差を検出し、その差分によ
つて上記スクリユーの回転速度を変動させ、射出
機構のサーボモータの実際の出力トルクが設定背
圧値に対応するトルクになるよう制御することに
よつて上記課題を解決した。

作 用 設定背圧に対応するトルク制限値と、射出機構
のサーボモータの出力トルクとに差が生じれば、
スクリユー回転機構のサーボモータはその差分に
応じた分だけ高速に回転し、スクリユーを高速に
回転するから、成形材料の可塑化は促進され、溶
融圧力が増大し、スクリユーを後方へ押圧する力
も増大し、設定背圧に対応するトルク制限値以上
になるとスクリユーは射出機構のサーボモータの
出力トルク（制限されたトルク）に逆らつて後退
する。そして、また、差が生じれば上述した動作
を繰り返して、樹脂には、射出機構のサーボモー
タの出力トルクによつて常に一定のトルク、即ち
設定背圧が加わるように自動的に制御される。

実施例 第１図は、本発明の一実施例のブロツク図で、
SB１はスクリユーを軸方向に移動させるための
サーボモータＭ１のサーボ回路で、SB２はスク
リユーを回転させるためのサーボモータＭ２のサ
ーボ回路であり、減算器８、符号変換器９がなけ
れば上記サーボ回路SB１，SB２は従来から公知
のサーボ回路である。そして、サーボ回路SB１
とSB２はほぼ同一回路構成であり、相違する点
はサーボ回路SB１にトルク制限手段が加わつて
いる点及びサーボ回路SB２の補償器１２への入
力に減算器８、符号変換器９の出力が加算された
点で異なつている。なお、この実施例では、サー
ボモータＭ１，Ｍ２としてDCモータを示してい
るが、ACモータでも同じであり、また、検出器
Ｐ１，Ｐ２としてパルスエンコーダを用いている
が、他の検出器のレゾルバ、速度発生機等でもよ
い。

上記減算器８、符号変換器９が設けられていな
いときの従来から公知のサーボ回路SB１，SB２
の動作について概説すると、サーボモータＭ１，
Ｍ２の駆動指令として単位時間の移動量としてパ
ルス列で構成される位置指令が入力されると、こ
の位置指令とパルスエンコーダ等の検出器Ｐ１，
Ｐ２で検出したサーボモータＭ１，Ｍ２の移動量
との差分をデジタル−アナログ変換器（以下Ｄ／
Ａ変換器という）１，１０で速度指令値としての
アナログ量電圧に変換される。すなわち、位置指
令と検出器Ｐ１，Ｐ２からのサーボモータＭ１，
Ｍ２の移動量に大きな差があると大きな値の速度
指令値として出力され、差が小さく位置指令と移
動量が近づくと小さな値の速度指令として出力さ
れる。本サーボ回路は応答性を良くするために速
度フイードバツクが行われており、これは検出器
Ｐ１，Ｐ２からの信号をＦ／Ｖ変換器２，１１で
電圧に変換し、実際のサーボモータの速度に対応
する電圧を上記速度指令値から減算し、その差、
即ち指令速度と実速度ｖの誤差を補償器３，１２
で増幅してトルク指令として出力する。なお、射
出軸のサーボモータＭ１のサーボ回路SB１には
背圧を制御するためにトルク制限手段４が設けら
れており、一定値以上のトルクは飽和させ、一定
値以上は出力しないように出力を制限している。
こうして出力されたトルク指令は、サーボモータ
Ｍ１，Ｍ２の電機子に流す電流値に対応する電圧
として出力されるもので、このトルク指令に対し
さらに応答性を良くするため、サーボモータＭ
１，Ｍ２の電機子電流を検出する電機子電流を検
出する電流検出器７，１５からの電機子電流に対
応する電圧がフイードバツクされ、上記トルク指
令と電機子電流のフイードバツク信号との差を補
償器５，１３で増幅し、電力増幅器６，１４で増
幅してサーボモータＭ１，Ｍ２を駆動制御してい
る。

そして、本実施例は、射出軸のサーボモータＭ
１の電機子電流を検出する電流検出器７からの出
力、即ちサーボモータＭ１の出力トルクをトルク
制限手段４に入力するトルク制限値Ｓから減算器
８で減算し、この差分の出力を符号変換器９でプ
ラスの値に変換して、スクリユー回転軸のサーボ
モータＭ２への速度指令に加算している。即ち、
Ｄ／Ａ変換器１０からの出力に上記符号変換器９
の出力を加算するようにしている。

次に、本実施例の動作を説明する。

まず、射出時の背圧を射出軸のサーボモータＭ
１のトルク制限値Ｓとして設定し、サーボモータ
Ｍ２を駆動する。回転軸のサーボモータＭ２は前
述したように同様に駆動され、スクリユーを回転
させている。一方、射出軸のサーボ回路SB１の
サーボモータＭ１の出力トルクを示す電流検出器
７からの出力は減算器８に入力されており、トル
ク制限値Ｓから上記電流検出器８の出力を減算
し、その差を出力する。すなわち、減算器８では
設定背圧に対応する設定トルク値Ｓと実際のトル
ク値との差を出力し、符号変換器９で極性をプラ
スにしてスクリユー回転軸のサーボモータＭ２の
サーボ回路SB２の速度指令（Ｄ／Ａ変換器１０）
の出力に加算している。そのため、設定トルク値
Ｓより実際のサーボモータＭ１の出力トルク値が
小さいと、スクリユーを回転させるサーボモータ
Ｍ２の速度指令（Ｄ／Ａ変換器１０の出力）にそ
の差分に応じた電圧が加算されて速度指令として
出力されるから、サーボモータＭ２はより早く回
転することとなる。そのため、成形材料はより早
く可塑化され、溶融圧力は増大し、射出軸のサー
ボモータＭ１の出力トルクは増大し、設定トルク
値Ｓと等しくなる。そして、さらに可塑化が進
み、溶融圧力が増大し、トルク制限値Ｓよりも大
きくなるとサーボモータＭ１は逆転し始め、スク
リユーを後退させることとなる。スクリユーが後
退した結果、サーボモータＭ１に加わる溶融圧力
は減少し、その結果、サーボモータＭ１の出力ト
ルクはトルク制限値Ｓより小さくなると、前述し
たように、その差分が減算器８、符号変換器９を
介して速度指令として加算されるからスクリユー
を回転させるサーボモータＭ２の回転はより早く
なり、より早く成形材料の可塑化を行うこととな
る。

このように、本実施例では、混練時に常に一定
の背圧（トルク制限値Ｓ）が成形材料に加わるよ
うに、スクリユーを回転させるサーボモータへの
速度指令を自動的に変動させ、スクリユーの回転
速度を自動的に制御するようにしたから、常に一
定の背圧で均一な混練を得ることができる。第２
図は、第１図におけるＤ／Ａ変換器１０からの速
度指令に対し、Ｆ／Ｖ変換器１１からの現在の速
度を差し引き、かつ減算器８、符号変換器９から
の加算すべき速度指令の値を加算し、その値を増
幅する補償器１２の具体的実施例を示したもの
で、OP１はオペレーシヨンアンプで、Ｒ１〜Ｒ
４は抵抗であり、この補償器１２自体は加算器を
構成しており、Ｄ／Ａ変換器１０からの速度指令
信号はプラスの符号で入力され、トルク制限値
（設定背圧）Ｓと実際の出力トルクの差である減
算器８、符号変換器９からの信号はトルク制限値
Ｓの方が常に大きいかまたは等しいから、プラス
の符号として入力される。そして、Ｆ／Ｖ変換器
１１の出力はマイナスの符号として入力されるか
ら、その結果、Ｄ／Ａ変換器１０の速度指令に対
応する電圧にトルク制限値Ｓと実際の出力トルク
の差分に対応する電圧を加算し、Ｆ／Ｖ変換器１
１からの現実の速度に対応する電圧を減算して補
償器１２は新しいトルク指令として出力するよう
になつている（なお、該トルク指令値の極性は符
号変換器等で変換され適正な極性で出力される）。

以上が、トルク制限値Ｓと実際の出力トルクと
の差分、すなわち設定背圧と実際の背圧の差分に
応じてスクリユーの回転速度指令を変動させ、ス
クリユーの回転速度を変動させ、背圧が常に設定
背圧になるようにしたものであるが、上記差分に
応じて、速度指令を変動することではなく位置指
令を変動させて背圧を一定にする方法について、
第３図と共に説明する。

第３図において、SB３は従来の位置制御ルー
プを有するサーボ回路とまつたく同一であり、該
サーボ回路SB３に入力される位置指令は加減速
制御部２１、時定数回路２２を介して出力されて
おり、これら加減速制御部２１、時定数回路２２
も公知であり、本発明ではこの加減速制御部２１
に第１の実施例と同様トルク制限値Ｓと実際の射
出用サーボモータＭ１の出力トルクの差分を加え
た点である。

すなわち、スクリユーを回転させるためのサー
ボモータＭ２に駆動指令として移動量が入力され
ると、この指令移動量だけサーボモータＭ２を駆
動するには、無限大の速度と無限大のトルクを故
必要とするから、加減速制御部２１は単位時間あ
たりの移動量を移動指令の立上り及び立下り時に
順次加算及び減算しながら、単位時間あたりのパ
ルス列として出力し、さらに時定数回路２２によ
つて速度の急減な変化を緩和させ、単位時間当り
の移動量としてのパルス列で構成される位置指令
としてサーボ回路SB３に入力している。

そこで、本発明は前述したように、射出軸のト
ルク制限値Ｓ即ち設定背圧とスクリユーを前進さ
せようするサーボモータＭ１の実際の出力との差
を減算器９で減算し、Ｖ／Ｆ変換器２０でその差
分を周波数に変換し、上記加減速制御部２１に入
力し、該加減速制御部２１の出力である単位時間
あたりの移動量としてのパルス列に上記Ｖ／Ｆ変
換器２０の出力パルスを加算して、単位時間あた
りの移動量のパルス数を変化させるように構成し
ている。その結果、減算器８の出力が大きいと
き、即ち設定背圧までサーボモータＭ１の出力ト
ルクが達していなければ、加減速制御部２１から
の単位時間あたりのパルス列数は増加し、その増
加した分だけサーボモータＭ２は高速で回転し、
成形材料の可塑化を早急に促し、設定背圧に達す
るよう自動的に制御することとなる。

なお、この第２の実施例において、減算器８を
比較器に変えてトルク制限値Ｓと出力トルクに差
が生じたとき加減速制御部２１の出力パルスに一
定数のパルスを加算して出力するようにしてもよ
い。

発明の効果 以上述べたように、本発明は、混練・計量時
に、設定背圧と実際の背圧との差を自動的に検出
し、その差によつてスクリユーの回転速度を変動
させ、実際の背圧が設定背圧になるよう制御した
から、背圧は常に一定に保持され、均一な混練が
得られると共に混練が効率よく早急に行われるこ
とととなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１の実施例のブロツク
図、第２図は、同実施例の要部説明図、第３図
は、本発明の第２の実施例の要部ブロツク図であ
る。 SB１〜SB３……サーボ回路、Ｍ１……射出軸
のサーボモータ、Ｍ２……スクリユー回転軸のサ
ーボモータ、Ｐ１，Ｐ２……検出器、８……減算
器、９……符号変換器、OP１……オペレーシヨ
ンアンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スクリユーを軸方向に移動させ射出を行う射
   出機構の駆動源及びスクリユーを回転させるスク
   リユー回転機構の駆動源にサーボモータを使用し
   た射出成形機において、上記射出機構を駆動する
   サーボモータのサーボ回路内にトルク指令値を設
   定値以下に制限するトルク制限手段を設け、混練
   時においては上記トルク制限手段に設定背圧値に
   対応するトルクを制限値として設定し、該トルク
   制限値と上記射出機構のサーボモータの実際の出
   力トルクとの差を検出し、その差分によつて上記
   スクリユーの回転速度を変動させ、射出機構のサ
   ーボモータの実際の出力トルクが設定背圧値に対
   応するトルクになるよう制御した射出成形機の混
   練制御方法。 ２ 上記設定背圧値に対応するトルク制限値と上
   記射出機構のサーボモータの実際の出力トルクと
   の差分を上記スクリユー回転機構のサーボモータ
   への速度指令に加算しスクリユーの回転速度を自
   動的に制御する特許請求の範囲第１項記載の射出
   成形機の混練制御方法。 ３ 上記設定背圧値に対応するトルク制限値と上
   記射出機構のサーボモータの実際の出力トルクと
   の差分に応じて上記スクリユー回転機構のサーボ
   モータへの位置指令の周波数を変動させることに
   よつてスクリユー回転速度を変動させた特許請求
   の範囲第１項記載の射出成形機の混練方法。