JPH0459130B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、射出スクリユまたは射出プラジヤを
電動モータの回転動力に基づいて前進作動させる
ことにより、金型のキヤビテイ内への成形材料の
射出充填操作およびその後の保圧操作を行なうよ
うにした電動式射出装置に係り、特にその射出制
御方法および射出制御装置の改良に関するもので
ある。

（従来技術） この種の電動式射出装置では、一般に、金型の
キヤビテイ内に成形材料を充填する射出充填操作
時においては、電動モータが速度制御されること
により、射出スクリユまたは射出プランジヤの前
進速度である射出速度が制御されるようになつて
おり、かかる射出充填操作後の保圧操作時におい
ては、電動モータがトルク制御されることによ
り、射出保持圧力が確保されるようになつてい
る。

ところでこのような電動式射出装置において良
好な成形品を安定して成形するようには、上記射
出充填操作時における電動モータの速度制御およ
び保圧操作時における電動モータのトルク制御
を、成形条件に応じて予め定められたそれぞれの
制御パターンに従つて精度良く行なう必要があ
る。そこで、この種の従来の電動式射出装置で
は、一般に、上記射出充填操作時においては、電
動モータの回転速度信号をその回転速度検出信号
で補正した回転速度フイードバツク制御信号に基
づいて、電動モータを回転制御することが行なわ
れており、また上記保圧操作時においては、電動
モータのトルク指令信号を電動モータのトルク検
出信号で補正したトルクフイードバツク制御信号
に基づいて、電動モータを回転制御することが行
なわれている。なお、上記射出充填操作時におい
ては、電動モータの回転速度の低下による出力ト
ルクの増大を防止するために、通常、電動モータ
の出力トルクを予め定められた大きさよりも小さ
く抑えるためのトルクリミツタ制御が並行して行
なわれている。

このようにすれば、射出充填操作時において、
電動モータの回転速度、ひいては射出速度を、ま
た保圧操作時において、電動モータの出力トル
ク、ひいては射出保持圧力を、成形条件に応じた
それぞれの制御パターンに従つて精度良く制御す
ることができるのであり、それ故、品質の優れた
成形品を安定して成形することができるのであ
る。

（問題点） しかしながら、このような従来の射出制御手法
では、上述のように、射出充填操作時およびその
後の保圧操作時において、射出速度および射出保
持圧力を、成形条件に応じたそれぞれの制御パタ
ーンに従つて精度良く制御することができるもの
の、電動モータを射出充填操作の速度制御から保
圧操作のトルク制御へ切り換える時の制御切換時
における制御安定性が必ずしも良好とは言い難
く、また速度制御からトルク制御に切り換えられ
た時点での電動モータの負荷が小さい場合には、
電動モータが瞬間的に高速回転して、成形不良を
招いたり、甚だしい場合には、金型を損傷したり
するといつた不具合があつた。

本発明は、このような事情を背景として為され
たものであり、その目的とするところは、上述の
ような不具合を解消し得る電動式射出装置の射出
制御方法および射出制御装置を提供することにあ
る。

（解決手段） そして、その目的を達成するために、本発明に
あつては、前述の如き、射出スクリユまたは射出
プランジヤを電動モータの回転動力に基づいて前
進作動させることにより、金型のキヤビテイ内へ
の成形材料の射出充填操作およびその後の保圧操
作を行なうようにした電動式射出装置において、
射出充填操作時においては、予め定められたトル
ク上限指令信号に基づくトルクリミツク制御下
で、電動モータの回転速度指令信号をその回転速
度検出信号にて補正した回転速度フイードバツク
制御信号に基づいて、該電動モータを回転制御せ
しめるようにする一方、保圧操作時においては、
予め定められたトルク上限指令信号を電動モータ
のトルク検出信号にて補正したトルフイードバツ
ク制御信号に基づくトルクリミツタ制御下で、該
電動モータの回転速度指令信号をその回転速度検
出信号にて補正した回転速度フイードバツク制御
信号に基づいて、該電動モータを回転制御せしめ
るようにしたものである。

また、本発明にあつては、射出スクリユまたは
射出プランジヤを電動モータの回転動力に基づい
て前進作動させることにより、金型のキヤビテイ
内への成形材料の射出充填操作およびその後の保
圧操作を行なうようにした電動式射出装置におい
て、(a)前記電動モータの回転速度を検出して、そ
の回転速度を表す回転速度検出信号を出力する回
転速度検出手段と、(b)前記電動モータの回転トル
クを検出して、その回転トルクを表すトルク検出
信号を出力するトルク検出手段と、(c)予め設定さ
れた速度制御パターンに従つて出力される回転速
度指令信号を前記回転速度検出手段からの回転速
度検出信号で補正して、回転速度フイードバツク
制御信号を出力する回転速度指令信号補正手段
と、(d)予め設定されたトルク制御パターンに従つ
て出力されるトルク上限指令信号を前記トルク検
出手段からのトルク検出信号で補正して、トルク
フイードバツク制御信号を出力するトルク上限指
令信号補正手段と、(e)前記射出充填操作時におい
ては、前記トルク上限指令信号をトルク上限信号
としてそのまま出力し、前記保圧操作時において
は、該トルク上限指令信号補正手段からのトルク
フイードバツク制御信号をトルク上限信号として
の出力するトルク上限信号切換手段と、(f)出力電
流の大きさ、該トルク上限信号切換手段からのト
ルク上限信号に応じた大きさよりも小さく制限し
つつ、前記回転速度指令信号補正手段からの回転
速度フイードバツク制御信号に応じた大きさの電
流の駆動信号を出力するトルクリミツタ手段と、
(g)該トルクリミツタ手段から出力された駆動信号
を増幅して前記電動モータに供給する増幅手段と
を含むように、射出制御装置を構成したのであ
る。

（作用・効果） 前記本発明手法にあつては、射出充填操作時お
よびその後の保圧操作時の何れにおいても、電動
モータが回転速度フイードバツク制御信号に基づ
いて回転制御せしめられることとなるが、電動モ
ータが停止乃至は極めて低速となる保圧操作時に
おいて、電動モータが、実質的に、トルク上限信
号としてのトルクフイードバツク制御信号に基づ
いて回転制御せしめられることとなる。

つまり、射出充填操作時においては、電動モー
タが回転速度指令信号に従つて精度良く速度制御
せしめられることとなるのであり、また保圧操作
時においては、電動モータがトルク上限指令信号
に従つて精度良くトルク制御せしめることとなる
のである。従つて、回転速度指令信号およびトル
ク上限指令信号を成形条件に応じて設定すること
により、従来の制御手法と同様に、射出充填操作
時において、電動モータの回転速度、ひいては射
出速度を、成形条件に応じた制御パターンに従つ
て精度良く制御できると共に、保圧操作時におい
て、電動モータのトルク、ひいては射出保持圧力
を、成形条件に応じた制御パターンに従つて精度
良く制御することができるのであり、品質の優れ
た成形品を安定して成形することができるのであ
る。

ところで、本発明に従う射出制御手法では、前
述のように、射出充填操作時およびその後の保圧
操作時において、電動モータが原則として速度制
御せしめられ、その速度制御下において、電動モ
ータの回転速度が低下するのに伴つて、その制御
状態が速度制御からトルク制御に移行せしめられ
るようになつているため、その速度制御からトル
ク制御への切換時におけるシヨツクが小さく、制
御安定性が極めて優れているのであり、また射出
充填操作から保圧操作への切換時において、電動
モータの負荷が小さい場合には、電動モータがそ
のまま速度制御されることとなるため、電動モー
タの回転速度が瞬間的に高速となる電動モータの
暴走が良好に回避されるのであり、従つてそのよ
うな電動モータの暴走に起因して惹起される不具
合も、未然に回避することができるのである。

そして、前記本発明装置によれば、このような
射出制御手法を有利に実施できるのである。

（実施例） 以下、本発明をより一層具体的に明らかにする
ために、その一実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。

先ず、第１図には、本発明に従う電動式射出装
置の一例が示されている。そこにおいて、１０
は、射出スクリユであつて、ハウジング１２に取
り付けられた加熱シリンダ１４内に回転可能に且
つ進退可能に挿入されており、その基端部には、
ベアリングボツクス１６に回転可能に保持された
基部ブロツク１８が連結されている。この基部ブ
ロツク１８を保持するベアリングボツクス１６
は、フレーム２０に配設されたガイドロツド２２
に支持されて、射出スクリユ１０の軸心方向に移
動せしめられるようになつており、その下端部に
は第一の電動サーボモータ２４が配設されてい
る。そして、この第一の電動サーボモータ２４の
出力軸に設けられた、プーリ２６と射出スクリユ
１０の基部ブロツク１８に設けられたプーリ２８
との間に、ベルト３０が巻き掛けられており、こ
れにより、射出スクリユ１０がかかる第一の電動
サーボモータ２４によつて回転作動せしめられる
ようになつている。なお、上述の説明から明らか
なように、ベアリングボツクス１６とかかる第一
の電動サーボモータ２４は、射出スクリユ１０と
一体的に移動せしめられるようになつている。

上記ベアリングボツクス１６には、ボールネジ
ナツト３２が固設されており、このボールネジナ
ツト３２には、所定のボールネジ構造をもつてボ
ールネジ３４が螺合されている。ボールネジ３４
は、その基端部をハウジング１２によつて回転可
能に且つ軸心方向に移動不能に支持されており、
その中間部には、プーリ３６が設けられている。
そして、このボールネジ３４に設けられたプーリ
３６と、ハウジング１２に配設された第二の電動
サーボモータ３８の出力軸に設けられたプーリ４
０との間に、ベルト４２が巻き掛けられており、
これにより、かかる第二の電動サーボモータ３８
の回転動力に基づいて、前記射出スクリユ１０が
その軸心方向に前進・後退作動せしめられるよう
になつている。

第二の電動サーボモータ３８の回転動力がベル
ト４２を介してボールネジ３４に伝達されると、
かかるボールネジ３４との螺合に基づいてボール
ネジナツト３２が射出スクリユ１０の軸心方向に
移動せしめられるのであり、ひいては射出スクリ
ユ１０がその軸心方向に前進・後退作動せしめら
れるのである。

そして、ここでは、上記ボールネジ３４の基端
部を回転可能に支持するスラストベアリング４４
とそのスラストベアリング４４のスラスト荷重を
受けるハウジング１２の受圧部材４６との間に、
ロードセル４８が設けられており、このロードセ
ル４８によつて後述の射出充填圧力乃至は射出保
持圧力、ひいては射出充填操作時およびその後の
保圧操作時における第二の電動サーボモータ３８
の出力トルクが検出せしめられるようになつてい
る。また、第二の電動サーボモータ３８にはエン
コーダ５０が設けられており、かかるエンコーダ
５０によつて第二の電動サーボモータ３８の実際
の回転速度が検出せしめられるようになつてい
る。ここでは、ロードセル４８がトルク検出手段
を構成しているのであり、またエンコーダ５０が
回転速度検出手段を構成しているのである。

なお、ハウジング１２は、ガイドロツド２２に
案内されて、射出スクリユ１０の軸心方向に移動
せしめられるようになつており、これにより、加
熱シリンダ１４が型締装置の固定盤５２に対して
接近移動せしめられて、金型にノズルタツチせし
められるようになつている。また、図示はしない
が、加熱シリンダ１４の基端部には、加熱シリン
ダ１４内に成形材料を供給するための材料供給口
が設けられている。

ところで、このような射出装置では、第一の電
動サーボモータ２４による射出スクリユ１０の回
転作動によつて成形材料の可塑化操作が行なわ
れ、かかる可塑化操作後において、第二の電動サ
ーボモータ３８にて射出スクリユ１０が加熱シリ
ンダ１４のノズル側に前進作動せしめられること
により、金型のキヤビテイ内への成形材料の射出
充填操作およびその後の保圧操作が行なわれるこ
ととなるが、ここでは、第二の電動サーボモータ
３８が第２図の制御回路で回路制御されることに
より、それら射出充填操作および保圧操作が行な
われるようになつている。

以下、第２図に示す制御回路を説明しつつ、本
実施例手法を説明する。すなわち、第２図におい
て、５４は、コントローラであつて、第一の電動
サーボモータ２４による成形材料の可塑化操作が
完了すると、第二の電動サーボモータ３８の回転
速度を指令するための回転速度指令信号を出力す
ると共に、第二の電動サーボモータ３８の最大ト
ルクを規定するためのトルク上限指令信号を出力
する。

回転速度指令信号は減算器５６に入力され、そ
こで、前記エンコーダ５０からフイードバツクさ
れた、第二の電動サーボモータ３８の実際の回転
速度を表す回転速度検出信号にて減算補正せしめ
られる。そして、かかる減算器５６で減算補正さ
れた回転速度フイードバツク制御信号が速度制御
部５８に供給され、その速度制御部５８で演算処
理されてトルクリミツタ６０に供給される。

なお、第２図に示されているように、エンコー
ダ５０からフイードバツクされた回転速度検出信
号は、速度信号変換部６２で回転速度指令信号に
対応した信号に変換された後、減算器５６に供給
される。

一方、前記トルク上限指令信号は、コントロー
ラ５４からの開閉信号によつて択一的に開閉せし
められる開閉スイツチ６４および６６の何れか一
方を経て、トルク上限信号としてトルクリミツタ
６０に供給される。ここで、開閉スイツチ６４が
閉成された状態では、トルク上限指令信号がその
ままトルクリミツタ６０に供給されるが、開閉ス
イツチ６６が閉成された状態では、そのトルク上
限指令信号が減算器６８およびトルク制御部７０
でトルクフイードバツク制御信号に変換されてト
ルクリミツタ６０に供給せしめられる。

すなわに、減算器６８には、前記ロードセル４
８からフイードバツクされた、第二の電動サーボ
モータ３８の実際の出力トルクを表すトルク検出
信号が供給されるようになつており、トルク上限
指令信号がかかる減算器６８においてそのトルク
検出信号で減算補正されるようになつている。そ
して、このトルク上限指令信号がトルク検出信号
で減算補正されたトルクフイードバツク制御信号
が、トルク制御部７０に供給され、そのトルク制
御部７０で演算処理されて、トルク上限信号とし
てトルクリミツタ６０に供給せしめられる。

従つて前記トルクリミツタ６０に供給された回
転速度フイードバツク制御信号は、開閉スイツチ
６４の閉成時においては、トルク上限指令信号に
て最大電流を規制された信号としてトルクリミツ
タ６０から出力されるのであり、また開閉スイツ
チ６６の閉成時においては、トルクフイードバツ
ク制御信号にて最大電流を規制された信号として
トルクリミツタ６０から出力されるのである。そ
して、かかるトルクリミツタ６０からの出力信号
は減算器７２に供給され、そこで、電流検出器７
４からフイードバツクされた、第二の電動サーボ
モータ３８の実際の駆動電流を表す電流検出信号
によつて減算補正せしめられて、電流制御部７６
に供給されるのであり、その電流制御部７６で演
算処理された後、電力変換部７８で電力変換され
て第二の電動サーボモータ３８に供給せしめられ
るのである。

ここで、成形材料の可塑化操作後の射出充填操
作時においては、前記開閉スイツチ６４が閉成せ
しめられるようになつており、トルクリミツタ６
０に対して、コントローラ５４からのトルク上限
指令信号がそのままトルク上限信号として入力せ
しめられるようになつている。一方、射出充填操
作後の保圧操作時においては、前記開閉スイツチ
６６が閉成せしめられるようになつており、トル
クリミツタ６０に対して、トルク制御部７０から
とトルクフイードバツク制御信号が入力せしめら
れるようになつている。

従つて、射出充填操作時においては、前述のよ
うに、トルク上限指令信号で最大電流が制限され
た回転速度フイードバツク制御信号がトルクリミ
ツタ６０から出力されるのであり、その結果、そ
のトルク上限指令信号で最大トルクが制限せしめ
られた状態で、第二の電動サーボモータ３８が回
転速度指令信号に従つてフイードバツク制御せし
められるのである。そしてそれ故、その回転速度
指令信号を成形条件に応じて設定することによ
り、従来手法と同様に、射出スクリユ１０の前進
速度、すなわち射出速度を、成形条件に応じた制
御パターンに従つて精度良く制御することができ
るのである。

一方、射出充填操作後の保圧操作時において
は、前述のように、トルク制御部７０から出力さ
れたトルクフイードバツク制御信号で最大電流が
制限された回転速度フイードバツク制御信号がト
ルクリミツタ６０から出力されることとなるが、
かかる保圧操作時においては、射出スクリユ１
０、ひいては第二の電動サーボモータ３８が停止
乃至は極めて低速となるため、トルクリミツタ６
０からは、実質的には、トルクフイードバツク制
御信号に応じた電流の信号が出力されるのであ
り、その結果、第二の電動サーボモータ３８が実
質的にはそのトルクフイードバツク制御信号でト
ルク制御せしめられることとなるのである。従つ
て、かかる保圧操作時におけるトルク上限指令信
号を、成形条件に応じて設定すれば、従来の制御
手法と同様に、第二の電動サーボモータ３８の出
力トルク、ひいては射出保持力を、成形条件に応
じた制御パターンに従つて精度良く制御すること
ができるのである。

このように、本実施例によれば、射出充填操作
時およびこの後の保圧操作時において、射出速度
および射出保持圧力を、従来と同時に、成形条件
に応じたそれぞれの制御パターンに従つて精度良
く制御することができるのであり、品質の優れた
成形品を安定して成形することができるのであ
る。

そして、本実施例では、前述のように、射出充
填操作時およびその後の保圧操作時の何れにおい
ても、電動モータとしての第二の電動サーボモー
タ３８が原則として速度制御せしめられるように
なつており、その速度制御下において、第二の電
動サーボモータ３８の回転速度が低速になること
に伴なつて、その制御状態が速度制御からトルク
制御に移行せしめられるようになつているため、
その速度制御からトルク制御への切換時における
シヨツクが小さく、その切換時において優れた制
御安定性が得られるのである。

また、射出充填操作から保圧操作への切換時に
おける負荷が小さい場合には、第二の電動サーボ
モータ３８がそのまま速度制御されることとなる
ため、従来のように、保圧操作への切換時におい
て負荷が小さいことに起因して惹起される第二の
電動サーボモータ３８の暴走が良好に回避される
のであり、それ故、そのような第二の電動サーボ
モータ３８の暴走に起因して惹起される不具合も
未然に回避されるのである。

さらに、本実施例では、第二の電動サーボモー
タ３８に供給される電流が必要な射出保持圧力に
対応した大きさ以上に大きくなることが良好に防
止されるため、第二の電動サーボモータ３８に過
大な電流が流入することによつて惹起されるハン
チングの発生が、良好に制御されるといつた利点
もあるのである。

なお、前記開閉スイツチ６４，６６の切換えに
よる射出充填操作から保圧操作への切換えは、従
来と同様に、射出スクリユ１０の前進位置をリミ
ツトスイツチやタイマで検出すること等に基づい
て行なわれることとなる。また、前述の説明から
明らかなように、本実施例では、減算器５６，６
８が回転速度指令信号補正手段およびトルク上限
指令信号補正手段をそれぞれ構成していると共
に、開閉スイツチ６４，６６がトルク上限信号切
換手段を構成しており、また電力変換部７８が増
幅手段を構成している。

以上、本発明の一実施例を詳細に説明したが、
これは文字通りの例示であり、本発明が、かかる
具体例に限定して解釈されるべきものではなく、
その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々なる
変更、修正、改良等を施した態様で実施できるこ
とは、言うまでもないところである。

例えば、前記制御回路の一部はコンピユータで
構成することも可能であり、電動モータとしての
第二の電動サーボモータ３８の回転速度および出
力トルクは、それぞれ、例示のエンコーダ５０や
ロードセル４８以外のセンサ手段で検出するよう
にすることも可能である。

また、前記実施例で、射出充填操作およびその
後の保圧操作が射出スクリユ１０の前進作動に基
づいて行なわえるインラインスクリユ式の射出装
置に対して、本発明を適用した例について述べた
が、それら射出充填操作および保合操作が射出プ
ランジヤの前進作動に基づいて行なわれる形式の
射出装置にも、本発明を適用することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従う射出装置の一例を示す
断面図であり、第２図は、第１図における第二の
電動サーボモータを回転制御するための制御回路
の一例を示す回路図である。 １０：射出スクリユ、３８：第二の電動サーボ
モータ（電動モータ）、４８：ロードセル（トル
ク検出手段）、５０：エンコーダ（回転速度検出
手段）、５６：減算器（回転速度指令信号補正手
段）、５８：速度制御部、６０：トルクリミツタ、
６４，６６：開閉スイツチ（トルク上限信号切換
手段）、６８：減算器（トルク上限指令信号補正
手段）、７０：トルク制御部、７８：電力変換部
（増幅手段）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 射出スクリユまたは射出プランジヤを電動モ
   ータの回転動力に基づいて前進作動させることに
   より、金型のキヤビテイ内への成形材料の射出充
   填操作およびその後の保圧操作を行なうようにし
   た電動式射出装置における射出制御方法であつ
   て、 前記射出充填操作時においては、予め定められ
   たトルク上限指令信号に基づくトルクリミツタ制
   御下で、前記電動モータの回転速度指令信号をそ
   の回転速度検出信号にて補正した回転速度フイー
   ドバツク制御信号に基づいて、該電動モータを回
   転街道制御せしめるようにする一方、 前記保圧操作時においては、前記予め定められ
   たトルク上限指令信号を前記電動モータのトルク
   検出信号にて補正したトルクフイードバツク制御
   信号に基づくトルクリミツタ制御下で、該電動モ
   ータの回転速度指令信号をその回転速度検出信号
   にて補正した回転速度フイードバツク制御信号に
   基づいて、該電動モータを回転制御せしめるよう
   にしたことを特徴とする電動式射出装置における
   射出制御方法。 ２ 射出スクリユまたは射出プランジヤを電動モ
   ータの回転動力に基づいて前進作動させることに
   より、金型のキヤビテイ内への成形材料の射出充
   填操作およびその後の保圧操作を行なうようにし
   た電動式射出装置における射出制御装置であつ
   て、 前記電動モータの回転速度を検出して、その回
   転速度を表す回転速度検出信号を出力する回転速
   度検出手段と、 前記電動モータの回転トルクを検出して、その
   回転トルクを表すトルク検出信号を出力するトル
   ク検出手段と、 予め設定された速度制御パターンに従つて出力
   される回転速度指令信号を前記回転速度検出手段
   からの回転速度検出信号で補正して、回転速度フ
   イードバツク制御信号を出力する回転速度指令信
   号補正手段と、 予め設定されたトルク制御パターンに従つて出
   力されるトルク上限指令信号を前記トルク検出手
   段からのトルク検出信号で補正して、トルクフイ
   ードバツク制御信号を出力するトルク上限指令信
   号補正手段と、 前記射出充填操作時においては、前記トルク上
   限指令信号をトルク上限信号としてそのまま出力
   し、前記保圧操作時においては、該トルク上限指
   令信号補正手段からのトルクフイードバツク制御
   信号をトルク上限信号として出力するトルク上限
   信号切換手段と、 出力電流の大きさを、該トルク上限信号切換手
   段からのトルク上限信号に応じた大きさよりも小
   さく制限しつつ、前記回転速度指令信号補正手段
   からの回転速度フイードバツク制御信号に応じた
   大きさの電流の駆動信号を出力するトルクリミツ
   タ手段と、 該トルクリミツタ手段から出力された駆動信号
   を増幅して前記電動モータに供給する増幅手段と
   を、 含むことを特徴とする電動式射出装置における射
   出制御装置。