JPH03146325A - クランク式射出成形機の射出制御方法 - 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、クランク式射出成形機の射出制御方法に関す
る。

従来の技術 電動モータ等の回転運動を直線運動に変換するクランク
機構は機械要素として周知であり、電動式射出成形機の
分野においては、例えば、特開昭６０−１１５４１９号
公報に示されるように、クランクを電動モータで回転さ
せることにより、連節棒に接続された可動盤を直動させ
て型締め動作を行わせるようにした型締め機構が既に公
知である。

この種のクランク機構は単純な構成で回転運動を直線運
動に変換できるという利点を有するが、クランクの回転
角度に応じてクランクの回転速度と連節棒先端の直線運
動速度との比率（以下、駆動減速比という＝連節棒先端
の直線運動速度／クランクの回転速度）が変化するため
、クランクに入力された一定の回転速度や回転トルクを
安定して連節棒先端に出力することができないという欠
点がある。

第９図は電動モータでクランクを回転駆動して回転運動
を直線運動に変換するクランク機構の一例として、ピス
トン・クランク機構に関し、クランクの回転角度θを横
軸にとり、クランクの回転速度に比例する電動モータの
回転数Ｎと連節棒先端の直線運動速度Ｖとの関係を示す
線図であり、電動モータの回転数Ｎを一定にしてクラン
クの回転速度を一定に保っても、クランクと連節棒とが
一直線となるクランクの回転角度０°及び１８０°の近
傍で駆動減速比が最大となるために連節棒先端の直線運
動速度Ｖが最小となり、駆動減速比が最小となる回転角
度８０°近傍で連節棒先端の直線運動速度Ｖが最大とな
っている。また、電動モータの回転トルクＴｍを一定に
してクランクの回転トルクを一定に保っているにも関わ
らず、第１０図に示されるように、駆動減速比が最大と
なるクランクの回転角度０°及び１８０°の近傍で連節
棒先端の直線運動トルクＴｓが最大となり、駆動減速比
が最小となるクランクの回転角度８０°近傍で連節棒先
端の直線運動トルクＴｓが最小となる。（なお、第９図
及び第１０図では連節棒先端の滑り直線に偏りのないピ
ストン・クランク機構について示しており、滑り直線の
偏り等によって、駆動減速比が最大または最小となるク
ランクの回転角度の値は様々である。）従って、クラン
クを回転駆動する電動モータの回転数や回転トルクを一
定に保つ従来の制御方式では連節棒先端の直線運動速度
や直線運動トルクを安定させることが出来ず、射出速度
や射出圧力を精密に制御する必要のある射出成形機の射
出機構としてこの種のクランク機構を利用することはで
きなかった。

そこで、従来の電動式射出成形機では、射出用スクリュ
ーの射出速度や射出圧力を確実に制御するため、例えば
、特開昭６２−２８４７１５号公報に示されるように、
ポールナツトやボールネジを介して電動モータの回転運
動を直線運動に変換して射出用スクリューを駆動し、電
動モータの回転速度や回転トルクの出力を射出用スクリ
ューの射出速度や射出圧力に線形的に反映させるように
していたが、ポールナツトやボールネジを用いると射出
機構の構成自体が複雑となる欠点がある。

発明が解決しようとする課題 本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、サーボ
モータの回転によりクランク機構を介して射出用スクリ
ューを軸方向に移動させて射出動作を行わせる単純な構
成で、射出用スクリューの射出速度や射出圧力を任意に
制御することの出来るクランク式射出成形機の射出制御
方式を提供することにある。

課題を解決するための手段 本両発明は、クランク機構のクランクの回転角度を検出
し、クランクの回転角度に応じてサーボモータの回転速
度や回転トルクを変化させ、射出用スクリューの射出速
度や射出圧力を設定値に保持することにより上記目的を
達成した。

作用 クランクの回転角度に応じてサーボモータの回転速度を
変化させることにより射出用スクリューの射出速度を設
定射出速度に保持する。

クランクの回転角度に応じてサーボモータの回転トルク
を変化させることにより射出用スクリューの射出圧力を
設定射出圧力に保持する。

実施例 第６図は本発明の方式を実施する一実施例のクランク式
射出成形機及び該射出成形機の制御系要部を示すブロッ
ク図で、符号１は射出用スクリュー、符号２は射出用ス
クリュー１を軸方向に駆動するクランク式射出機構であ
る。

クランク式射出機構２は、射出用サーボモータ３、該モ
ータ３のモータ軸４に軸着された駆動プーリ５．軸６に
よって回動自在に軸支された従動プーリ７、従動ブーＩ
Ｊ　７に一体的に固着されたクランク板８．駆動プーリ
５と従動プーリ７に掛は回されたタイミングベルト１２
、及び、連節棒９によって構成され、連節棒９の基部は
クランク板８の外周部−側に設けられた軸１０に枢着さ
れ、連節棒９の先端は射出用スクリュー１の基部に軸１
１を介して枢着されている。即ち、軸６−軸１０間の長
さがクランク長として作用する。

なお、従動ブー１７７及びクランク板８を軸支する軸６
は射出用スクリュー１の軸線上（以下、滑り直線という
）に位置し、滑り直線に偏りはなく、また、射出用サー
ボモータ３．軸６．射出用スクリュー１のシリンダ１５
は射出機構２のケーシング（図示せず）に固着されてい
る。

射出用スクリュー１の基部には、スクリュー軸方向に作
用する反力によって樹脂圧力を検出する射出圧力センサ
１３が設けられ、射出用サーボモータ３にはパルスコー
ダ１４が装着されている。

符号１００は、射出成形機を制御する数値制御装置（以
下、ＮＣ装置という）で、該ＮＣ装置１００はＮＣ用の
マイクロプロセッサ（以下、ＣＰＵという）１１２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ＣＰＵ１１４を有しており、２ＭＣ用ＣＰＵ１１
４には射出成形機のシーケンス動作を制御するシーケン
スプログラム等を記憶したＲＯＭ１１７と演算データの
一時記憶等に用いられるＲＡＭＩ　１０、及び、射出圧
力の現在値を記憶するためのデータＲＡＭＩＯ３と射出
用サーボモータ３の現在の回転位置を記憶するためのデ
ータＲＡＭ１０９が接続されている。

ＮＣ用ＣＰＵ１１２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ＲＯＭＩ　１５及び射出用、
クランプ用、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がサーボイン
ターフェイス１１１を介して接続されている。なお、第
６図では射出用サーボモータ３及び該サーボモータ３の
サーボ回路１０３のみを図示している。また、１０５は
バブルメモリやＣＭＯＳメモリで構成される不揮発性の
共有ＲＡＭで、射出成形機の各動作を制御するＮＣプロ
グラム等を記憶するメモリ部と各種設定値、パラメータ
、マクロ変数等を記憶する設定メモリ部とを有する。

１１３はバスアービタコントローラ（以下、ＢＡＣとい
う）で、該ＢＡＣ１１３にはＮＣ用ＣＰＵ１１２及び２
ＭＣ用ＣＰＵ１１４．共有ＲＡＭ１０５、入力回路１０
６．出力回路１０７の各バスが接続され、該ＢＡＣ１１
３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、１１８はオペレータパネルコントローラ１１６を
介してＢＡＣ１１３に接続されたＣＲ７表示装置付手動
データ入力装置（以下、ＣＲＴ／ＭＤＩという）であり
、ソフトキーやテンキー等の各種操作キーを操作するこ
とにより様々な指令及び設定データの入力ができるよう
になっている。なお、１０４はＮＣ用ＣＰＵ１１２にバ
ス接続されたＲＡＭで演算データの一時記憶等に利用さ
れるものである。

第６図では、射出成形機の射出軸に関するもの、即ち射
出用スクリュー１を駆動して射出させるための射出用サ
ーボモータ３、射出用サーボモータ３に取付けられ、該
サーボモータの回転角度を検出するパルスコーダ１４を
示しており、他の型締軸、スクリュー回転軸、エジェク
タ軸等は省略している。そのため、ＮＣ装置１００内の
サーボ回路も射出用サーボモータ３用のもの１０３だけ
を示し、他の軸のサーボ回路は省略している。

サーボ回路１０３は射出用サーボモータ３に接続され、
パルスコーダ１４からのパルス出力がサーボ回路１０３
にフィードバックされる一方、サーボ回路１０３には、
更に、出力回路１０７からトルクリミット値が入力され
、該トルクリミット値に基づいて射出用サーボモータ３
の出力トルクが制御されるようになっている。

また、射出圧力センサ１３からの出力はＡ／Ｄ変換器１
０１を介してデータＲＡＭ１０８に接続され、射出圧力
センサ１３からの出力である射出圧力の現在値が所定周
期毎にデータＲＡＭ１０８に更新記憶される。パルスコ
ーダ１４からのパルス出力はカウンタ１０２を介してデ
ータＲＡＭｌ０９に接続され、−射出動作におけるパル
スコーダ１４からのパルス出力の積算値である射出用サ
ーボモータ３の回転位置の現在値が、所定周期毎にデー
タＲＡＭ１０９に更新記憶される。

以上のような構成において、ＮＣ装置１００は、共有Ｒ
ＡＭ１０５に格納された射出成形機の各動作を制御する
ＮＣプログラム及び上記設定メモリ部に記憶された各種
成形条件等のパラメータやＲＯＭ１１７に格納されてい
るシーケンスプログラムにより、ＰＭＣ用ＣＰＵ１１４
がシーケンス制御を行いながら、ＮＣ用ＣＰＵ１１２が
射出成形機の各軸のサーボ回路１０３ヘサーボインター
フエイス１１１を介してパルス分配することにより射出
成形機を制御するものであり、制御系のハードウェア構
成は従来のものと路間−である。

次に、クランク（＝クランク板８）の回転角度に応じて
射出用サーボモータ３の回転速度を変化させることによ
り射出用スクリュー１の射出速度を設定射出速度に保持
するようにした第１の実施例を説明する。

第４図は実施例におけるクランク式射出機構２の周辺の
みを模式的に示す図であり、第４図では連節棒９の長さ
をＬ２．軸６−１０間の距離であるクランク長をＬＬ、
　クランクと滑り直線１６のなす角をθ（＝クランクの
回転角度）、連節棒９と滑り直線１６のなす角をψ、軸
６から連節棒９先端（＝軸１１）までの距離をＸで表し
ている。

よって距離Ｘは、 ｘ＝Ｌｌｃｏｔ　θ＋Ｌ　２　ｅｏｓ　ψ　　　　　　
−（１）で示される。そこで、距離Ｘをクランクの回転
角度θで示すため、第（１）式からψを消去すると、ｘ
＝Ｌｌｃｏｓθ＋Ｌ２　（１−（ｔ、　１／ｌ’２）　
２山２θ）ｌ／２　　　　　　・・・（２）となる。連
節棒９の長さＬ２及びクランク長Ｌ１は定数であるから
、Ｌ２／Ｌ１＝にとおくと、第（２）式は、 ｘ＝Ｌｌ　（ｃｏｓＯ十ｋ　（１−（１／に２）、２１
／２ ｓｌｎ　　　θ）　　〕　　　　　　　　　　・・・（
３）と置き換えられる。

射出用スクリュー１の速度Ｖは連節棒９先端の直線運動
速度であり、距離Ｘを時間ｔで微分した値に等しいので
、 Ｖ＝　ｄ　ｘ／　ｄ　ｔ　　　　　　　　　　　　　　
−（４）となるが、距離Ｘはクランクの回転角度θの関
数であるから、第（４）式は、 Ｖ＝（ｄｘ／ｄθ）　　　（ｄθ／ｄｔ）　　　　−（
５）と置き換えられる。また、第（５）式におけるｄθ
／ｄｔはクランクの回転角度θを時間ｔで微分した値で
あって、クランク板８の角速度ωに等しいから、第（５
）式は、 Ｖ＝（ｄｘ／ｄθ）・ω　　　　　　　　・・・（６）
となる。そこで、第（３）式をクランクの回転角度θで
微分して第（６）式に代入すると、Ｖ＝−Ｌ１ω（ｓｉ
ｎ　θ＋（１／ｋ）　　・ｓｉｎ　２θ／２　　　．２
　　　ｌ／２ ２・（１−（１／ｋ　　）　　ｍｓ＋ｎ　　θ）　　〕
・・・（７） が得られる。　従って、射出用スクリュー１の速度Ｖを
一定に保持するためには、クランク板８の角速度ωをク
ランクの回転角度θに応じて変化させればよく、これは
第（７）式をωについて解くことを意味する。第（７）
式をωについて解けば、ω＝Ｖ／　Ｅ−Ｌ　１　（ｓｉ
ｎθ＋（１／ｋ）山２θ／２・（１−（１／に２） ・　２１／２ ８１ｎ　　θ）〕］　　　　　　　　　・・・（８）が
得られる。

また、クランク板８の角速度ω（ｒａｄ／ｓｅＣ〕をク
ランク板８の回転数ｎ〔工業系単位ｒｐｍ〕に置き換え
るとω＝２ｎπ／６０であり、また、駆動プーリ５と従
訪プーリ７との間の減速比をＧとしてクランク板８の回
転数ｎを射出用サーボモータ３の回転数Ｎで表すとｎ　
＝　Ｎ　／　Ｇとなるから、クランク板８の角速度ωは
、最終的に、射出用サーボモータ３の回転数Ｎと減速比
Ｇにより、ω＝Ｎπ／３０Ｇ　　　　　　　　　　　・
・・（９）で示される。そこで、第（９）式を第（８）
式の左辺に置き換え、射出用サーボモータ３の回転数Ｎ
について解くと、 Ｎ＝Ｖ　・３０Ｇ／　［πＬ　１　（ｓｉｎｅ＋（１／
ｋ）・１ｎ２θ／２−（１− ２，２１／２ （１／ｋ　　）　　・ｓ＋ｎ　　θ）　　　）］・　（
１０）が得られる。

従って、射出用スクリュー１の速度Ｖを一定に保持する
ためには、射出用サーボモータ３の回転数Ｎをクランク
の回転角度θに応じ、第（１０）式に従って変化させれ
ばよい。

第７図は実施例のクランクの回転角度θを横軸にとり、
射出用サーボモータ３の回転数Ｎと射出用スクリュー１
の速度Ｖとの関係を示す線図であり、射出用サーボモー
タ３の回転数Ｎを第（１０）式に従って変化させると射
出用スクリュー１の速度Ｖが常に一定に保持されること
を示している。

従って、射出用スクリュー１の速度を設定射出速度Ｖｓ
に保持するためには、第（１０）式におけるスクリュー
速度Ｖを設定射出速度Ｖｓに置き換えればよく、その時
の射出用サーボモータ３の回転数Ｎｓは、 Ｎ５＝Ｖｓ　＊　３０Ｇ／　［πＬ１　（ｓｉｎθ＋（
１／ｋ）　・ｓｉｎ　２θ／２−（１（１／ｋ　）・由
　θ＞　１／２　）　］・・・（１１）２ となる。

ここで、設定射出速度Ｖｓは共有ＲＡＭ１０５の設定メ
モリ部に記憶された射出条件の設定値で、減速比Ｇ、ク
ランク長Ｌｌ、には全て定数であり、また、クランクの
回転角度θは、射出用サーボモータ３の回転位置の現在
値としてデータＲＡＭｌ０９に記憶されたパルス数に基
づいて算出することができるので、速度ループの処理周
期毎にサーボモータ３の回転数Ｎｓを算出して速度指令
として出力することもできる゛が、複雑な演算処理とな
るためにＮＣ用ＣＰＵ１１２への負担が増大する欠点が
ある。

そこで、本実施例では、第（１１）式においてクランク
の回転角度θに対応して変化する部分、即ち、３０　Ｇ
／　［πＬ　１　　（ｓｉｎ　Ｏ＋（１／ｋ）山２θ／
２・（１−（１／に２） 、２１／２ ＄１１１　０）〕］の値を、クランクの回転角度θに対
応する射出用サーボモータ３の回転位置のパルス数Ｐに
対応させて予め計算し、共有ＲＡＭ１０５の設定メモリ
部に形成されたテーブル状の記憶手段（表１参照）に係
数Ａとして記憶させておく。

なお、第（１１）式は係数Ａを用いることで、Ｎ５＝Ｖ
ｓ　１１Ａ　　　　　　　　　　　　−（１２）と書き
替えることができる。

表１ 表１は共有ＲＡＭ１０５の設定メモリ部に記憶された射
出用サーボモータ３の回転位置のパルス数ｐｔとこれに
対応する係数Ａｉとの関係を示すもので、射出用サーボ
モータ３の回転位置のパルス数Ｐｉに対応して係数Ａｔ
が一義的に決定されている。パルス数Ｐｉはクランクの
回転角度がθｉとなったときの射出用サーボモータ３の
回転位置のパルス数であって、該パルス数Ｐｉに対応す
る係数Ａｉは、実際のクランクの回転角度θに関し、θ
Ｉ≦θくθｉ＋ｌの範囲で適用されるから、係数Ａｉを
算出する際のθの値は（θｉ十〇１＋１）／２とし、係
数Ａｉとして中立的な値を算出することが望ましい。そ
して、クランクの回転角度θに対応する射出用サーボモ
ータ３の回転位置のパルス数を任意の幅で刻み、各パル
ス数Ｐｉ毎に係数Ａｉを算出し、射出用サーボモータ３
の回転位置のパルス数に対応させて設定記憶する。

なお、この実施例ではクランクの回転角度θの値がθ°
及び１８０°となる近傍でモータ回転数Ｎの値が＋ψに
発散しく第７図参照）、モータの実用回転域では射出用
スクリュー１の速度を一定化することができないので、
クランクの回転角度を３０°〜１５０°の範囲に限定す
ることで確実な速度制御を実施するようにしている。即
ち、この例では、表１に示されるクランクの回転角度θ
１の値は３０°であり、また、θｎの値は１５０°とな
る。

以下、ＮＣ用ＣＰＵ１１２が対重開始後の所定周期毎の
タスク処理、例えば、位置・速度ループの処理周期毎に
実行するフローチャート（第１図参照）を参照して、本
実施例の射出速度制御を説明する。

ＮＣ用ＣＰＵ１１２は、処理周期毎に射出用サーボモー
タ３の回転位置の現在値であるパルス数ＰＮをデータＲ
ＡＭｌ０９から読込み（ステップ５１０１）、検索指標
ｉに１をセットしくステップ５１０２）、検索指標ｉの
値に基づいて、共有Ｒ’ＡＭ１０５のテーブル状の記憶
手段からアドレスｉ及びｉ＋１に記憶されたパルス数Ｐ
ｉ及びＰ　ｉ＋ｌを読込み、射出用サーボモータ３の回
転角度の現在値であるパルス数ＰＮの値がパルス数Ｐｉ
以上かつＰｉ＋Ｉ未満であるか否か、即ち、現在のクラ
ンクの回転角度θが０１以上かつθｉ＋１未満の範囲に
あるか否かを判別する（ステップ５１０３）。

ステップ５１０３の判別結果が真であれば、現在のクラ
ンクの回転角度θが０１以上かつθｉ＋１未満の範囲に
あることを意味するので、検索指標ｉの値に基づいて、
テーブル状の記憶手段（表１参照）からアドレスｉの係
数Ａｔを読込み（ステップ５１０５）、予め設定記憶さ
れた設定射出速度Ｖｓに乗じて、射出用スクリュー１の
速度を設定射出速度ｖＳに保持するための射出用サーボ
モータ３の回転数Ｎｓを第（１２）式に従って算出しく
ステップ８１０６）、射出用サーボモータ３に速度指令
として出力する（ステップ８１０７）。

また、ステップ５１０３の判別結果が偽であれば、ステ
ップ５１０４に移行して検索指標ｉの値をインクリメン
トし、再度、ステップ５１０３に復帰して上記と同様の
処理を繰り返し実行し、パルス数ＰＮの値がパルス数Ｐ
ｉ以上かつＰ　ｉ＋１未満となるアドレスｉを検索し、
この条件を満足するアドレスが検出されたならば、上記
と同様、該検索指標ｉの値に基づいてステップ５１０５
以降の処理を実行し、射出用スクリュー１の速度が設定
射出速度Ｖｓに保持されるような回転数Ｎｓを算出して
射出用サーボモータ３に速度指令として出力する。

このようにして、射出開始後の所定周期毎の処理で上記
ステップ８１０１〜５１０７の処理が繰返し実行される
ことにより、射出用スクリュー１の速度はクランク板８
の回転角度に関わりなく常に一定の設定射出速度Ｖｓに
保持される。

また、設定射出速度Ｖｓを多段設定する場合には、射出
速度の切替えに対応するスクリュー位置や射出開始後の
経過時間を検知して設定射出速度Ｖｓの値を更新してか
ら上記と同様の処理を実行することにより、射出用スク
リュー１の速度を現在の設定射出速度Ｖｓに保持するこ
とができる。

なお、射出動作の開始や保圧切り替え等に関する処理は
、ポールナツトやボールネジを用いて射出を行わせる従
来の電動式射出成形機、例えば、特開昭６２−２８４７
１５号公報に示されるようなものと同様であるので、特
に説明しない。

次に、クランク（＝クランク板８）の回転角度に応じて
射出用サーボモータ３の回転トルクを変化させることに
より射出用スクリュー１の射出圧力を設定射出圧力に保
持するようにした第２の実施例を説明する。

第５図は実施例におけるクランク式射出機構２の周辺の
みを模式的に示す図であり、第４図と同様、連節棒９の
長さをＬ２．クランク長をＬＬ。

クランクの回転角度をθ、連節棒９と滑り直線１６のな
す角をψで表すと共に、連節棒９先端の軸１１を点Ｓで
、また、クランク板８の軸１０を点Ｑで示している。

第５図において、連節棒９に沿って点Ｓに入力される力
Ｔｑｌは、滑り直線１６に沿って点Ｓに作用する直線運
動トルクＴｓと、シリンダ１５の垂直抗力に対抗する力
、即ち、滑り直線１６と直角に点Ｓに作用する力Ｔｓｌ
とに分解されるので、Ｔｓ＝Ｔｑｌｃｏ＠ψ　　　　　
　　　　−（１３）が成立する。

また、連節棒９に沿って作用する力Ｔｑｌは、クランク
板８の回転により点Ｑに生じる接線方向の力Ｔｑと、ク
ランク板８から与えられる垂直抗力Ｔｑ２とを合成した
ものであるから、Ｔｑ＝Ｔｑ１ｇｉｎ　　（θ＋ψ’）
　　　　　　−（１４）が成立する。

よって、第（１３）式及び第（１４）式を連立してＴｑ
ｌを消去し、Ｔｑについて解くと、Ｔｑ＝Ｔｓ　　（ｓ
ｉａ　　（θ＋φ）　／ｃｏｓ　φ）−（１５）が得ら
れる。

点Ｑの接線方向に作用する力Ｔｑはクランク板８の回転
によって生じるものであるから、点Ｑの接線方向にＴｑ
を発生させるためにクランク板８に与えるべき回転トル
クＴｒは、 Ｔｒ＝Ｌ１・Ｔａ　　（ｓｉｎ　　（θ＋φ）／ｃｏｓ
　ψ）・・・（１６） で示される。ここで、駆動プーリ５と従動プーリ７との
間の減速比をＧとおくと、射出用サーボモータ３が出力
すべきモータトルクＴｍは第（１６）式より、 Ｔｍ＝Ｔｒ／Ｇ −ＣＬｌ−Ｔｓ／Ｇ）　　（＠ｉｎ　　（θ＋ψ）／ｃ
ｏｓ　ψ） ＝　（Ｌｌ　・Ｔｓ／Ｇ）　　（（ｓｉｎ　θｃｏｓ　
ψ＋ｃｏｓ　θｓｉａ　φ）／ｃｏｓ　ψ）　　　　　
・　（１７）となる。そこで、モータトルクＴｍをクラ
ンクの回転角度θで示すため、第（１７）式からφを消
去すると、Ｌ２ｓｉｎψ＝Ｌｌｓｉｎ　θで、…φ＝　
（１−（ＬＬ／Ｌ２）　２山２θ戸／２であるから、 Ｔｍ＝（Ｌｌ・ＴＳ／Ｇ） 〔山θ（１−（ＬＬ／Ｌ２）　２ ．２１／２ ＄１＋１　　θ）　　　　＋ｃｏｓ　θ（Ｌｌ／Ｌ２）
山θ）　／　（１−（Ｌｌ／Ｌ２）　２・山２θ）１／
２　　　　　・・・（１８）が得られる。連節棒９の長
さＬ２及びクランク長Ｌ１は定数であるから、Ｌ２／Ｌ
１＝にとおくと、第（１８）式は、 Ｔｍ＝（Ｌｌ・Ｔｓ／Ｇ） 〔山θ（１−（１／ｋ）　２ ．２１／２ ＠１ｎ　　θ）　　　＋ｃｏｓθ（１／ｋ）山θ）　／
　（１−（１／ｋ）　２ 山２θ）１／２　　　　　・・・（１９）と置き換えら
れ、更に、第（１９）式からｃｏｓ　θを消去すると、 Ｔｍ＝（Ｌｌ・Ｔｓ／Ｇ） 〔山θ（１−（１／ｋ）　２ ■　θ）＋（１−山２θ）ｌ／２ ．２１／２ （１／ｋ）・由θ）　／　（１−（１／ｋ）　２・山２
θ）１／２　　　　　・・・（２０）が得られる。なお
、ｓｉｎ　θをＸとおくと、第（２０）式は、 Ｔｍ＝（Ｌ１０Ｔｓ＠ｘ／Ｇ） （（１−（１／ｋ）　２Ｘ２）　”　＋（１／ｋ）　（
１−Ｘ”　”）　１／２）　／（１−（１／ｋ）　２Ｘ
２　）　１／２　　　・・・（２１）となる。

従って、滑り直線１６に沿って点Ｓに作用する直線運動
トルクＴｓを一定に保持するためには、クランク板８の
回転角度θ（＠１ｎθ＝Ｘ）に応じ、射出用サーボモー
タ３のモータトルクＴｍを第（２０）式（第（２１）式
）に従って変化させればよい。

第８図は実施例のクランクの回転角度θを横軸にとり、
射出用サーボモータ３のモータトルクＴｍと射出用スク
リュー１の直線運動トルクＴｓとの関係を示す線図であ
り、射出用サーボモータ３のモータトルクＴｍを第（２
０）式に従って変化させると射出用スクリュー１の直線
運動トルクＴＳが常に一定に保持されることを示してい
る。

従って、射出用スクリュー１の直線運動トルクを設定射
出圧力Ｔｓｓに保持するためには、第（２０）式におけ
る直線運動トルクＴｓを設定射出圧力Ｔｓｓに置き換え
ればよく、その時の射出用サーボモータ３のモータトル
クＴｍｓは、Ｔｍ５＝　（Ｌｌ　＠７８８／Ｇ）＠ 〔山θ（１−（１／ｋ）　２・ 、２１／２　　　　　．２ ■　θ）　　　＋（１−５ｉｎ　　θ）１／２・（１／
ｋ）・山θ）　／　（１−（１／ｋ）　”山２θ）ｌ／
２　　　　　・・・（２２）となる。

ここで、設定射出圧力Ｔｓｓは共有ＲＡＭＩＯ３の設定
メモリ部に記憶された射出条件の設定値で、減速比Ｇ、
クランク長Ｌｌ、には全て定数であり、また、クランク
の回転角度θは、射出用サーボモータ３の回転角度の現
在値としてデータＲＡＭ１０９に記憶されたパルス数に
基づいて算出することができるので、処理周期毎に射出
用サーボモータ３のモータトルクＴｍｓを算出してサー
ボ回路１０３内のトルクリミット回路にトルクリミット
値として出力することもできるが、複雑な演算処理とな
るためにＮＣ用ＣＰＵ１１２への負担が増大する欠点が
ある（第２１式に示されるような置き換えによって、重
複した演算処理を省くことにより、ある程度、この欠点
を克服することができる）。

そこで、本実施例では、第（２２）式においてクランク
の回転角度θに対応して変化する部分、即ち、 （ＬＬ／Ｇ）・〔山θ（１−（１／ｋ）　２■　θ）　
　　＋（１−５ｉｎ　　θ）Ｉ／２　。

、２＋／２　　　　　．２ （１／ｋ）・山θ）　／　（１−（１／ｋ）　２山２゜
）１／２ の値を、クランクの回転角度θに対応する射出用サーボ
モータ３の回転角度のパルス数Ｐに対応させて予め計算
し、共有ＲＡＭ１０５の設定メモリ部に形成されたテー
ブル状の記憶手段（表２参照）に係数Ｂとして記憶させ
ておく。

なお、第（２２）式は係数Ｂを用いることで、Ｔｍ５＝
Ｔｓ　ｓ−Ｂ　　　　　　　　　　−（２３）と書き替
えることができる。

表２は共有ＲＡＭＩＯ３の設定メモリ部に記憶された射
出用サーボモータ３の回転角度のパルス数Ｐｉとこれに
対応する係数Ｂｉとの関係を示すものであるが、係数の
種別が異なる点を除けば表１と同様であるので、詳細は
省略する。

以下、ＮＣ用ＣＰＵ１１２が射出開始後の所定周期毎に
実行するフローチャート（第２図参照）を参照して、本
実施例の射出圧力制御を説明する。

ＮＣ用ＣＰＵ１１２は、第１図に示される実施例の場合
と同様、ステップ８２０１〜ステツプ５２０３の処理を
実行し、ステップ５２０３の判別結果が真であれば、検
索指標ｉの値に基づいて、テーブル状の記憶手段（表２
参照）からアドレスｉの係数Ｂｉを読込み（ステップ５
２０５）、予め設定記憶された設定射出圧力Ｔｓｓに乗
じて、射出用スクリュー１の直線運動トルクを設定射出
圧力Ｔｓｓに保持するための射出用サーボモータ３のモ
ータトルＴｍｓを第（２３）式に従って算出しくステッ
プ５２０６）、サーボ回路１０３のトルクリミット回路
に射出用サーボモータ３のトルクリミット値として出力
し、射出用サーボモータ３の出力トルクを制御する（ス
テップ５２０７）。

また、ステップ５２０３の判別結果が偽であれば、第１
図に示される実施例の場合と同様、パルス数ＰＮの値が
パルス数Ｐｉ以上かつＰ　ｉ＋Ｉ未満となるアドレスｉ
を検索し、この条件を満足するアドレスに対応する検索
指標ｉの値に基づいてステップ５２０５以降の処理を実
行し、射出用スクリュー１の直線運動トルクが設定射出
圧力Ｔｓｓに保持されるようなモータトルクＴｍｓを算
出してトルクリミット回路に出力し、射出用サーボモー
タ３の出力トルクを制御する。

このようにして、射出開始後の所定周期毎の処理で上記
ステップ８２０１〜５２０７の処理が繰返し実行される
ことにより、射出用スクリュー１の直線運動トルクはク
ランク板８の回転角度に関わりなく常に一定の設定射出
圧力Ｔｓｓに保持される。

また、保圧等の段階で設定射出（保圧）圧力Ｔｓｓを多
段設定する場合には、データＲＡＭＩＯ３に記憶された
現在圧力や保圧の切替えに対応するスクリュー位置等を
検知して設定射出圧力Ｔｓｓｓの値を更新してから上記
と同様の処理を実行するようにする。

次に、クランク（＝クランク板８）の回転角度に応じて
射出用サーボモータ３の回転速度および回転トルクを変
化させることにより射出用スクリュー１の射出速度及び
射出圧力を共に設定値に保持するようにした第３の実施
例を説明する。

この実施例では、第（１２）式及び第（２３）式に示さ
れる係数Ａ、　　Ｈの値を、クランクの回転角度θに対
応する射出用サーボモータ３の回転角度のパルス数Ｐに
対応させて予め計算し、共有ＲＡＭ１０５の設定メモリ
部に形成されたテーブル状の記憶手段（表３参照）に共
に記憶させておく。

表３ 以下、ＮＣ用ＣＰＵ１１２が射出開始後のタスク処理で
所定周期毎に実行するフローチャート（第３図参照）を
参照して、本実施例の射出制御を説明する。

ＮＣ用ＣＰＵ１１２は、第１図及び第２図に示される実
施例の場合と同様、ステップ８３０１〜ステツプ５３０
３の処理を実行し、ステップ５３０３の判別結果が真で
あれば、検索指標ｉの値に基づいて、テーブル状の記憶
手段（表３参照）か、らアドレスｉの係数Ａｔ、Ｂｉを
読込み（ステップ８３０５）、予め設定記憶された設定
射出速度Ｖｓに係数Ａｉを乗じ、予め設定記憶された設
定射出圧力Ｔｓｓに係数Ｂｉ乗じて、射出用スクリュー
１の速度を設定射出速度Ｖｓに保持するための射出用サ
ーボモータ３の回転数Ｎｓを第（１２）式に従って算出
し、また、射出用スクリュー１の直線運動トルクを設定
射出圧力Ｔｓｓに保持するための射出用サーボモータ３
のモータトルクＴｍＳを第（２３）式に従って算出する
（ステップ８３０６）。次いで、回転数Ｎｓを射出用サ
ーボモータ３に速度指令として出力すると共に、モータ
トルクＴｍｓをサーボ回路１０３のトルクリミット回路
にトルクリミット値として出力し、射出用サーボモータ
３の出力トルクを制御する（ステップＳ　３０７）。

また、ステップ８３０３の判別結果が偽であれば、第１
図及び第２図に示される実施例の場合と同様、パルス数
ＰＮの値がパルス数Ｐｉ以上かつＰｉ＋１未満となるア
ドレスｉを検索し、この条件を満足するアドレスに対応
する検索指標ｉの値に基づいてステップ５３０５以降の
処理を上記と同様に実行し、射出用スクリュー１の速度
や直線運動トルクが設定射出速度Ｖｓや設定射出圧力Ｔ
ｓＳに保持されるように射出用サーボモータ３の駆動制
御を行う。

このようにして、射出開始後の所定周期毎の処理で上記
ステップ８３０１〜５３０７の処理が繰返し実行される
ことにより、射出用スクリュー１の射出速度や射出圧力
がクランク板８の回転角度に関わりなく常に一定の設定
値に保持されることとなる。

なお、実施例のクランク式射出機構２では滑り直線１６
に偏りはないが、軸６の位置をオフセットするなどの理
由で滑り直線１６に偏りが生じるような場合であっても
、第（１２）式や第（２３）式を補正して係数Ａ、　　
Ｂを算出することにより、これらの実施例を容易に適用
することができる。

以上の実施例では、モータ軸に装着されたパルスコーダ
で射出用サーボモータの回転位置を検出して間接的にク
ランクの回転角度を検出するようにしたが、クランクの
回転軸にパルスコーダ等の回転角度検出手段を装着して
クランクの回転角度を直接検出したり、また、射出用サ
ーボモータとクランクとの間に介在する減速機構等に検
出手段を装着してクランクの回転角度を検出し、この回
転角度に応じて射出用サーボモータを駆動制御するする
ことによっても、これらの実施例と同様の効果を奏する
ことができる。

発明の効果 本両発明では、クランクの回転角度に応じて電動モータ
の回転速度や回転トルクを変化させることにより、射出
用スクリューの射出速度や射出圧力を設定値に保持する
ようにしているので、連節棒先端の直線運動速度や直線
運動トルクを安定させることが容易となり、電動モータ
の回転によりクランク機構を介して射出用スクリューを
軸方向に移動させて射出動作を行わせる単純な構成によ
って、射出用スクリューの射出速度や射出圧力を適格に
制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法の第１の実施例における射出速度
制御の概略を示すフローチャート、第２回軸本発明の方
法の第２の実施例における射出圧力制御の概略を示すフ
ローチャート、第３図は本発明の方法の第３の実施例に
おける射出制御の概略を示すフローチャート、第４図は
実施例のクランク式射出機構を模式的に示す図、第５図
は実施例のクランク式射出機構を模式的に示して各部に
作用する力を説明する図、第６図は実施例のクランク式
射出成形機の概略を示すブロック図、第７図は第１の実
施例と第３の実施例におけるモータ回転速度とスクリュ
ー速度との関係を定性的に示す概念図、第８図は第２の
実施例と第３の実施例におけるモータトルクとスクリュ
ートルクとの関係を定性的に示す概念図、第９図は通常
のピストン・クランク機構の回転入力と直動出力におけ
る速度の関係を定性的に示す概念図、第１０図は通常の
ピストン・クランク機構の回転入力と直動出力における
トルクの関係を定性的に示す概念図である。 １・・・射出用スクリュー、２・・・クランク式射出機
構、３・・・射出用サーボモータ、４・・・モータ軸、
５・・・駆動プーリ、６・・・軸、７・・・従動プーリ
、８・・・クランク板、９・・・連節棒、１０．１１・
・・軸、１２・・・タイミングベルト、１３・・・射出
圧力センサ、１４・・・パルスコーダ、１５・・・シリ
ンダ、１６・・・スクリューの軸線（滑り直線）、１０
０・・・数値制御装置、１０１・・・Ａ／Ｄ変換器、１
０２・・・カウンタ、１０３・・・サーボ回路、１０４
・・・ＲＡＭ。 １０５・・・共有ＲＡＭ、１０６・・・入力回路、１０
７・・・出力回路、１０８．１０９・・・データＲＡＭ
、　、１１０・・・ＲＡＭ、１１１・・・サーボインタ
ーフェイス、１１２・・・ＮＣ用マイクロプロセッサ、
１１３・・・バスアービタコントローラ、１１４・・・
プログラマブルマシンコントローラ用ＣＰＵ。 １１５・・・ＲＯＭ、１１６・・・オペレータパネルコ
ントローラ、１１７・・・ＲＯＭ、１１８・・・ＣＲＴ
表示装置付き手動データ入力装置。 第 ３ 第 ７ 第 因 クランクＡ度θ 第 因 第 ０ 区 クランク′Ａ戊Ｏ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）サーボモータの回転によりクランク機構を介して
   射出用スクリューを軸方向に移動させて射出動作を行わ
   せるクランク式射出成形機において、クランクの回転角
   度を検出し、該回転角度に応じてサーボモータの回転速
   度を変化させることにより射出用スクリューの射出速度
   を設定射出速度に保持することを特徴としたクランク式
   射出成形機の射出制御方法。
2. （２）サーボモータの回転によりクランク機構を介して
   射出用スクリューを軸方向に移動させて射出動作を行わ
   せるクランク式射出成形機において、クランクの回転角
   度を検出し、該回転角度に応じてサーボモータの回転ト
   ルクを変化させることにより射出用スクリューの射出圧
   力を設定射出圧力に保持することを特徴としたクランク
   式射出成形機の射出制御方法。