JPH0673882B2 - 射出成形機の樹脂圧力制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形機における樹
脂圧力制御方法に関し、特に、スクリューをサーボモー
タで駆動する電動式射出成形機における樹脂圧力制御方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形においては、射出開始から保圧
制御へ移行するまでは、射出速度の制御が行われる。す
なわち、設定射出速度で射出を開始し、この射出速度を
何段階かに切り換え射出速度制御を行い、次に圧力制御
に切り換えて、樹脂に加わる圧力を設定圧力になるよう
に制御することが一般的に行われている。保圧の制御に
おいては、金型内樹脂圧力を検出するセンサを設け該セ
ンサで金型内の樹脂圧力を検出し、検出圧力値が設定保
圧になるようにフィードバック制御することが知られて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】スクリューを軸方向に
駆動する駆動源にサーボモータを用い、射出速度をフィ
ードバック制御すると共に、樹脂圧力を検出し保圧や背
圧をフィードバック制御するモータ駆動式射出成形機に
おいて、射出速度を制御する射出速度制御から樹脂圧力
の制御（保圧）に切り換えるとき、制御量が切替わるこ
とから、モータの出力トルクに変動が生じる。すなわ
ち、射出速度制御時も保圧制御時も操作量としてはモー
タの駆動電流であるが、制御量は速度から圧力に変更に
なり、不連続部がある。速度制御時には、指令速度と検
出速度の差である速度偏差に基づいてモータの駆動電流
が制御されサーボモータの回転速度が制御されることに
よって射出速度が制御される。また、保圧時には、指令
保圧と検出樹脂圧力との差である圧力偏差に基づいてモ
ータの駆動電流が制御されサーボモータの出力トルクが
制御されて検出樹脂圧力が設定保圧力になるようにフィ
ードバック制御される。

【０００４】以上のように、射出速度制御から保圧制御
に切替わる時、速度から圧力に制御量が変わることか
ら、不連続点があり制御が不安定になる。特に、速度制
御から圧力制御への切り換えの過渡期において、サーボ
モータの出力トルクが急激に増大させることは好ましく
ない。速度制御から圧力制御への切替わり時において速
度制御時における樹脂圧力が低く、圧力制御時に切替わ
ったときの設定圧力が高くてその圧力偏差が大きいとき
には、サーボモータには急激に駆動電流が増大し、サー
ボモータの出力トルクは急激に増大することになり、オ
ーバシユートが生じ、過大な圧力が樹脂に加わるという
不具合がある。そこで本発明の目的は、速度制御から圧
力制御に切替わり時に樹脂に過大な圧力が加わらないよ
うにした樹脂圧力制御方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】スクリューを軸方向に駆
動する駆動源にサーボモータを用い、このスクリューを
軸方向に駆動する駆動機構中にスクリューから樹脂に加
わる圧力を検出する歪検出器を配設して、射出時には、
サーボモータにより射出の速度制御を行わせると共に、
保圧時及び計量時には、上記歪検出器で検出された樹脂
圧力を指令された保圧及び背圧になるように制御する射
出成形機の樹脂圧力制御方法において、射出速度を制御
する領域から圧力制御へ移行する過渡期において、速度
制御によって得られるサーボモータへの電流指令と圧力
制御によって得られるサーボモータへの電流指令を比較
し、小さい方の指令をサーボモータへの電流指令として
樹脂圧力を制御する。

【０００６】

【作用】速度制御から圧力制御へ移行する過渡期におい
て、射出速度制御時の指令速度と実速度の差の速度偏差
によって決まる電流指令（サーボモータの駆動電流の目
標値）と、保圧開始時における目標樹脂圧力と検出樹脂
圧力の差である圧力偏差によって決まる電流指令にを比
較し、小さいほうをサーボモータへの電流指令とする。
そのため、この過渡期において、速度制御における電流
指令の方が小さいときには、圧力制御に切替わっても、
速度制御における電流指令がそのままサーボモータへの
電流指令となるから、連続的に圧力が制御されることに
なり、樹脂に加わる圧力は連続的に変化し急激なる変化
は生じない。そして、樹脂が金型内に充填されるため、
実際の射出速度は低下することにより速度偏差が増大し
て電流指令も増大し、結局、圧力制御に移行することに
なる。

【０００７】また、速度制御から圧力制御に切替わる時
に速度制御における電流指令が圧力制御による電流指令
より大きいときには、圧力制御による電流指令が出力さ
れることになるため、射出速度は低下し、指令保圧力に
樹脂圧がなるように制御される。その結果、圧力のオー
バシュート等は生ぜず、樹脂には過大な圧力が加わるこ
とはない。

【０００８】

【実施例】図１は、本発明の一実施例の樹脂圧力制御装
置を装備した射出成形機の射出装置を示し、射出成形機
のベースに摺動可能に載置された射出ユニットにフロン
トプレート４，リアプレート５が固着されている。前記
フロントプレート４にはバレルナット６によって加熱シ
リンダ１が固着され、該加熱シリンダ１内にスクリュー
２が嵌装されている。なお、３は成形材料を加熱シリン
ダ１内に投入するホッパーである。前記スクリュー２の
スクリュー軸８はスクリュースリーブ１１，スクリュー
リテーナ１２，ナット１３等によってプレッシャプレー
ト１４に回転自在に固着されている。すなわち、スクリ
ュースリーブ１１はスラストベアリング１６，ラジアル
ベアリング１７によって前記プレッシャプレート１４に
回転自在に保持され、該スクリュースリーブ１１は一端
にフランジ１１a を有し、他端部にはネジ１１b が切っ
てあり、該ネジ１１b と螺合するナット１３と前記フラ
ンジ１１a により前記スラストベアリング１６，ラジア
ルベアリング１７を前記プレッシャプレート１４に固着
されたベアリングリテーナ１９を挾みつけるようにして
前記プレッシャプレート１４に回転自在でかつ軸方向移
動不能に固着されている。

【０００９】そして、前記スクリュー軸８はスクリュー
リテーナ１２によって前記スクリュースリーブ１１に固
着され、また、スクリュースリーブ１１の他端面にはス
プライン軸１８が固着され、スプライン軸１８の回転を
スクリュースリーブ１１及びスクリュー軸８へ伝動する
ようになっている。該スプライン軸１８は該スプライン
軸１８の歯と係合する内歯を有するナット２０と係合
し、該ナット２０はボルトで回転駆動管２１に固着さ
れ、該回転駆動管２１はリアプレート５にベアリング２
３，２４によって回転自在に固着される。さらに、他端
にはプーリ２５がキー等で固着されている。そして、該
プーリ２５は計量・混練用のモータにより回転させられ
るようになっている。

【００１０】前記プレッシャプレート１４はフロントプ
レート４，リアプレート５間に設けられた４本のタイロ
ッド（図示せず）によってガイドされると共に前記スク
リュー７の軸心に対し対称的に前記フロントプレート
４，リアプレート５間に回転自在に設けられた２つのボ
ールネジ７a ，７b と螺合するボールナット１５a ，１
５b が固着されている。そして、２つのボールネジ７a
，７b の一端にはプーリ９a ，９b が固着され、該プ
ーリ９a ，９b は射出用のサーボモータＭによってタイ
ミングベルトを介して回転駆動されるようになってい
る。なお、１０a ，１０b はリテーナである。

【００１１】さらに、歪検出器としての接着歪ゲージ２
６が前記ベアリングリテーナ１９の環状中間壁の外周面
に貼着されているので、樹脂圧力がスクリュー２，スラ
ストベアリング１６を介して圧力降下なく歪みゲージ２
６に伝達される。この歪ゲージ２６は例えば従来公知の
抵抗線歪ゲージよりなり、後述のように保圧圧力等を表
わす電気信号を出力する。そして、そのリード線２６a
はプレッシャプレート１４の切欠部１４a を介して外部
に引き出され、歪ゲージアンプ２７に接続され、該歪ゲ
ージアンプ２７の出力は射出装置を駆動するサーボモー
タＭのサーボ制御回路４０に入力されている（図２，図
３参照）。

【００１２】即ち、プレッシャープレート１４は射出用
のサーボモータＭによりタイミングベルトおよびプーリ
９a ，９b とボールネジ７a ，７b とを介してスクリュ
ー２の軸方向に駆動されるように構成されており、該ス
クリュー２はスクリューリテーナ１２およびスクリュー
スリーブ１１によりスラストベアリング１６とベアリン
グリテーナ１９とを介して回転自在かつ軸方向移動不能
にプレッシャープレート１４に固着されており、スクリ
ュー２を回転駆動する回転駆動管２１との係合部は、ベ
アリングリテーナ１９よりも後方のスクリュー軸８にス
プライン軸１８として形設されている。

【００１３】次に、この射出装置の動作を概説する。ま
ず、計量・混練時には射出用のサーボモータＭによって
スクリュー２を設定背圧に保持し、計量・混練用のモー
タによりプーリ２５を回転駆動して回転駆動管２１を回
転し、ナット２０，スプライン軸１８を介してスクリュ
ースリーブ１１及びスクリュー２を計量回転させる。ス
クリュー２の回転によってホッパー３内の樹脂が加熱シ
リンダ１内に導入されて溶融し、溶融された樹脂は、更
にスクリュー２の回転により加熱シリンダ１の先端部に
送り込まれて徐々に蓄積し、加熱シリンダ１の先端部に
蓄積された溶融樹脂の圧力が徐々に増大する。溶融樹脂
の圧力はスクリュー２を図１中右方（後退）へ押圧し、
溶融樹脂の圧力が設定背圧に達すると、スクリュー２を
設定背圧で保持するサーボモータＭの保持力に溶融樹脂
の押圧力が打ち勝って該スクリュー２を後方へ移動さ
せ、プレッシャプレート１４が後退することとなる。

【００１４】また、射出時には射出用のサーボモータＭ
を駆動し、プーリ９a ，９b を回転させボールネジ７a
，７b を回転させると、該ボールネジ７a ，７b と螺
合するナット１５a ，１５b によりプレッシャプレート
１４が前進しスクリュー２が前進し射出を行うこととな
る。そして、射出が終了し、保圧時には射出用のサーボ
モータＭの駆動によりスクリュー２を設定保圧圧力で押
圧する。

【００１５】計量・混練時および保圧時のいずれの場合
も、スクリュー２に加わった樹脂からの圧力がスラスト
ベアリング１６を介してベアリングリテーナ１９を歪ま
せ、その歪が歪ゲージ２６により検知され、樹脂に加わ
っている圧力として検出される。溶融樹脂とベアリング
リテーナ１９との間にはスクリュー２とスラストベアリ
ング１６とが介在するのみであり、樹脂の圧力がベアリ
ングリテーナ１９に伝達されるまでの間に作用する慣性
質量が小さいので圧力検出の応答性に優れ、また、樹脂
の圧力がベアリングリテーナ１９に伝達されるまでの間
に作用する摩擦力は加熱シリンダ１とスクリュー２との
間の摺動抵抗のみであって無駄な接触部分がないので、
圧力の伝達過程で不用意な圧力降下を生じることなく、
樹脂の圧力を正確に検出することができる。

【００１６】次に、保圧及び背圧制御について述べる。
図２は本発明の一実施例の射出装置の駆動制御部の要部
ブロック図で、本実施例では射出用のサーボモータとし
て永久磁石同期電動機Ｍを用いたときの例を示してい
る。３０は射出成形機全体を制御するための数値制御装
置等の制御装置を示し、４０はサーボ制御回路である。
このサーボ制御回路４０の概略はすでに公知公用である
が、本発明のために一部改良が加わっている。それは歪
ゲージ２６から検出された保圧等の圧力をフィードバッ
ク制御する点で、図３に示すトランジスタＰＷＭ制御回
路４１に圧力制御フィードバック回路５２が設けられて
いる点である。以下、このサーボ制御回路の構成及び動
作を説明する。

【００１７】Ｅは３相電源、４２は整流回路、４３はト
ランジスタインバータ、４１はトランジスタＰＷＭ制御
回路、Ｍは永久磁石同期電動機、２９は永久磁石同期電
動機Ｍのロータの位置及び速度を検出するためのパルス
エンコーダ等のロータ位置検出器である。トランジスタ
ＰＷＭ制御回路４１は、ロータ位置検出器２９で検出さ
れる現在速度と制御装置からの速度指令値Ｖ0 を比較
し、トランジスタインバータ４３の各トランジスタＴＡ
〜ＴＦをオンオフさせて、永久磁石同期電動機ＭのＵ，
Ｖ，Ｗ相の巻線の電流を制御して電動機Ｍの速度を制御
するものである。そして、このトランジスタＰＷＭ制御
回路４１の構成は、図３に示すような構成になってい
る。

【００１８】すなわち、図３において、４５は信号処理
回路、４６，４７はロータの現在位置に対し、界磁主磁
束と直交した位相の出力すべきＵ相，Ｗ相の値を記憶し
たＲＯＭ、４８は差動増幅器で、速度指令を示す電圧Ｖ
0 と信号処理回路４５からの現在の速度を示す電圧Ｖs
との差である速度偏差を増幅し出力するものである。４
９はフイルタで、周波数が大きいとゲインをおとし、周
波数が小さいとゲインを高くするような周波数特性を有
するフイルタで、かつツェナダイオードＺＤ１でピーク
電圧をクランプし、速度制御における電流指令Ｖr を出
力する。

【００１９】５０は数値制御装置等の制御装置３０から
の保圧または背圧の圧力指令ＰＬをデジタル信号からア
ナログ信号に変えるＤ／Ａ変換器、５２はＤ／Ａ変換器
５０からの圧力指令に応じて増幅器５１の入力であるフ
イルタ４９からの速度指令Ｖ0 と現在の速度Ｖs との誤
差によって生じる電流指令電圧Ｖr をクランプ（＋Ｖc
，−Ｖc ）して樹脂に加わる圧力が圧力指令値ＰＬに
なるようフィードバック制御する圧力制御フィードバッ
ク回路、５３，５４はマルチプライングデジタル・アナ
ログコンバータで、増幅器５１から出力される電圧ＶE
（電流指令）とＲＯＭ４６，４７から出力されるＵ相，
Ｗ相の指令値を掛け合わせて、Ｕ相，Ｗ相の各々の相電
流指令ＲＴＣ，ＴＴＣを作るものである。

【００２０】また、５５は上記Ｕ相，Ｗ相の相電流指令
ＲＴＣ，ＴＴＣを加算し、Ｕ相，Ｗ相から１２０度位相
のずれたＶ相の電流指令ＳＴＣを作る加算器、５６，５
７は同期電動機ＭのＵ相，Ｗ相の電機子巻線に流れる電
流Ｉu ，Ｉw を検出する検出器、５８は上記Ｕ相，Ｗ相
電流検出器５６，５７で検出したＵ相，Ｗ相の相電流Ｉ
Ｒ，ＩＴを加算してＶ相の相電流ＩＳを算出する加算
器、５９，６０，６１はＵ相，Ｖ相，Ｗ相へ流すべき電
流指令電圧を出力するための回路で入力信号が異なるだ
けで、構成は同一構成である。すなわち、回路５９は、
Ｕ相への相電流指令ＲＴＣと現在のＵ相の検出電流ＩＲ
との差を増幅する差動増幅器６２と、この差動増幅器６
２の出力の基準搬送波の周波数成分のみを通過させるた
めのローパスフイルタ回路６３で構成されており、他の
回路６０，６１もそれぞれＶ相，Ｗ相の電流指令ＳＴ
Ｃ，ＴＴＣ、及び現在の電流値ＩＳ，ＩＴをそれぞれ入
力する点で異なるのみで、構成は回路５９と同一であ
る。６４はＰＷＭ信号処理回路及びトランジスタベース
駆動アンプからなる回路で、上記回路５９，６０，６１
からの信号と基準搬送波ＶA とを比較し、トランジスタ
インバータ４３の各トランジスタＴＡ〜ＴＦをオンオフ
させるＰＷＭ信号ＰＡ〜ＰＦを出力するものである。

【００２１】なお、ＰＳＴは制御装置３０から出力され
る圧力フィードバック制御を行うか否かの切換信号、Ｐ
Ｈは歪ゲージアンプ２７から出力される検出圧力フィー
ドバック信号である。上記サーボ制御回路４０におい
て、本発明において改良された点は圧力制御フィードバ
ック回路５２を設けた点で、他の構成は従来から公知の
ものである。そこで、該圧力制御フィードバック回路５
２を詳説したものが図４に示す回路である。

【００２２】図４において、６５は比較回路で、オペア
ンプＩＣ３で構成され、制御装置３０からの圧力指令Ｐ
ＬをＤ／Ａ変換器５０で電圧に変換した圧力指令電圧Ｐ
Ｖと歪ゲージ２６及び歪ゲージアンプ２７からの圧力フ
ィードバック信号ＰＨとを比較し、その差を出力するも
のである。６６は増幅補償回路で、比較回路６５からの
出力を圧力フィードバックのゲインを決めるボリューム
ＲＶ１を介して入力し、オペアンプＩＣ４，出力を一定
電圧でクランプするためのツェナダイオードＺＤ２，圧
力フィードバックの安定性を図るためのコンデンサＣ１
及び抵抗Ｒ１〜Ｒ３等で構成されている。

【００２３】ＡＳＷは圧力フィードバック制御を行うか
否かの切換信号ＰＳＴによって切換るアナログスイッチ
で、３つのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を有し、Ｉはインバ
ータで、スイッチＳＷ１とスイッチＳＷ３は連動し同一
オン・オフ動作を行い、スイッチＳＷ２は逆のオン・オ
フ動作を行う。すなわち、切換指令ＰＳＴがＴＴＬロジ
ックレベルでＬレベルのときはスイッチＳＷ１，ＳＷ３
がオンし、スイッチＳＷ２はオフである。また、Ｈレベ
ルとなると逆にスイッチＳＷ１，ＳＷ３がオフとなり、
スイッチＳＷ２がオンとなる。６７は２つのオペアンプ
ＩＣ１，ＩＣ２，ダイオードＤ１，Ｄ２等で構成され、
オペアンプＩＣ１で増幅器を構成し、オペアンプＩＣ２
で符号変換器を構成しており、オペアンプＩＣ１に入力
された負の電圧（圧力指令電圧ＰＶ及び増幅補償回路６
６の出力電圧は各々負の電圧である）はオペアンプＩＣ
１で増幅され正の電圧として出力され、これが正のクラ
ンプ電圧＋Ｖc となる。

【００２４】また、符号変換器としてのオペアンプＩＣ
２は該電圧＋Ｖc を負の電圧−Ｖcに変換し、負のクラ
ンプ電圧−Ｖc を形成する。すなわち、フイルタ４９の
出力である電流指令Ｖr （図３参照）が正のクランプ電
圧＋Ｖc 以上になるとダイオードＤ１が導通し、増幅器
５１の入力はクランプ電圧＋Ｖc 以上にはならない。同
様に、フイルタ４９の出力の電流指令Ｖr が負のクラン
プ電圧−Ｖc 以下になるとダイオードＤ２が導通し、増
幅器５１の入力は負のクランプ電圧−Ｖc 以下にはなら
ない。

【００２５】ところで、従来からサーボモータのトルク
制御として行われているトルクリミット手段はこのクラ
ンプ回路６７のみで構成し、Ｄ／Ａ変換器５０の出力を
該クランプ回路６７に入力し、フイルタ４９の出力Ｖr
をクランプし、サーボモータの駆動電流を制御してトル
ク制御を行うものである。

【００２６】なお、抵抗Ｒ４，Ｒ５，コンデンサＣ２は
積分回路を構成し、圧力指令電圧ＰＶの変化（ステップ
電圧）をなまらせる作動をさせるものである。また、ア
ナログスイッチＡＳＷのスイッチＳＷ３は該スイッチＳ
Ｗ３がオン時にコンデンサＣ１をショートし、コンデン
サＣ１の電荷を放電させるためのスイッチである。

【００２７】以上のような構成よりなる本実施例の動作
を次に説明する。射出時においては、射出装置駆動用の
モータＭを駆動し、前述のようにプーリ９a ，９b ，ボ
ールネジ７a ，７b を回転させてスクリュー２を前進
（図１左方）させる。この際、圧力制御は行わず、制御
装置３０からの切換指令ＰＳＴはＬレベルでスイッチＳ
Ｗ１，ＳＷ３がオン、スイッチＳＷ２はオフ状態であ
る。そして、圧力指令ＰＬは最大射出圧力としての指令
樹脂圧力に対応する値を出力しており、そのため、アナ
ログスイッチＡＳＷのスイッチＳＷ１を介して最大の圧
力指令電圧ＰＶがクランプ回路６７に入力されているた
め、フイルタ４９からの出力である電流指令Ｖr はクラ
ンプされることなく（この場合のクランプ電圧＋Ｖc ，
−Ｖc はフイルタ４９から出力されるツェナダイオード
ＺＤ１で決められた最高の電圧よりも大きい）増幅器５
１を介してマルチプライングデジタル・アナログコンバ
ータ５３，５４に入力される。すなわち、この場合は、
制御装置３０から出力される速度指令電圧Ｖ0 と実際の
速度Ｖs との差である速度偏差によってのみ制御され、
射出速度の制御のみが行われることとなる。この状態で
圧力指令ＰＬは最大の値を出力しているから、各部の摩
擦抵抗による駆動力の損失は十分に保証され、スクリュ
ー２は設定された射出速度を維持することができる。

【００２８】次に、射出が終了し保圧を行うときには、
制御装置３０からＨレベルの切換指令信号ＰＳＴが出力
され、アナログスイッチＡＳＷは切換り、スイッチＳＷ
１，ＳＷ３がオフ、スイッチＳＷ２がオンとなる。一
方、制御装置３０から第１段における保圧に対応する圧
力指令ＰＬが出力され、それに対応する電圧ＰＶ（０〜
−電圧）がＤ／Ａ変換器５０から比較回路６５に入力さ
れる。一方、射出終了後金型内の樹脂の圧力はスクリュ
ー２，スクリュースリーブ１１，スラストベアリング１
６を介してスラストベアリングリテーナ１９に伝導さ
れ、該スラストベアリングリテーナ１９は歪を生じ、こ
の歪を歪ゲージ２６が検出し、歪ゲージアンプ２７を介
して樹脂に加わっている圧力に対応する電圧ＰＨ（０〜
＋電圧）として検出される。

【００２９】そして、上記圧力指令電圧ＰＶ（０〜−電
圧）と検出圧力電圧ＰＨとの差である圧力偏差が比較回
路６６に入力される。圧力フィードバック制御動作にな
った瞬間は歪ゲージ２６からの検出圧力ＰＨは定まらず
不安定であり、また、圧力指令電圧ＰＶが変化した際の
過渡的な状態においては増幅補償回路６６のコンデンサ
Ｃ１が短時間ショートした状態となり、オペアンプＩＣ
４のゲインは、−Ｒ２／Ｒ１で決まる低いゲインの反転
増幅器となる。そして、コンデンサＣ１の充電が終了す
ると、オペアンプＩＣ４のゲインは、−（Ｒ２＋Ｒ３）
／Ｒ１となり高いゲインとなる。すなわち、オペアンプ
ＩＣ４に入力される電圧が変動する過渡的な状態のとき
はゲインを下げ、安定するに連れてゲインを上げ、クラ
ンプ電圧＋Ｖc ，−Ｖc を徐々に変化させ、圧力フィー
ドバック制御の安定性を高めている。

【００３０】こうして出力される増幅補償回路６６の出
力はアナログスイッチＡＳＷのスイッチＳＷ２を介して
クランプ回路６７に入力され、クランプ回路６７からは
上記保圧指令電圧ＰＶと歪ゲージ２６からの検出圧力電
圧ＰＨの差に応じてクランプ電圧＋Ｖc ，−Ｖc が出力
されることとなる。

【００３１】この速度制御から保圧制御に切替わると
き、速度制御による電流指令であるフイルタ４９からの
出力Ｖr が小さく、上記クランプ電圧＋Ｖc ，−Ｖc を
越えない場合には、この速度制御による電流指令Ｖr が
そのままモータへの電流指令とされるが、速度制御によ
る電流指令Ｖr が上記クランプ電圧＋Ｖc ，−Ｖc を越
える場合には、増幅器５１の出力はこのクランプ電圧す
なわち、圧力制御の圧力偏差によって決まる電圧とな
り、この電圧がモータへの電流指令となる。すなわち、
速度制御と圧力制御によって求められる電流指令の内、
小さい方がモータへの電流指令として出力されることに
なる。

【００３２】そして、保圧指令でアナログスイッチＡＳ
Ｗが切換り、時間が経過すると金型内に樹脂が充填さ
れ、射出機構のスクリューの移動は殆ど停止し、電動機
Ｍの回転もほとんど停止する。しかし、速度指令Ｖ0 は
出力されているため、フイルタ４９から出力される電圧
Ｖr はツェナダイオードＺＤの設定値で決まり、電動機
Ｍの有する最大の力で駆動させる電圧Ｖr が出力され
る。そのため、増幅器５１の入力はクランプ回路６７で
クランプされた電圧＋Ｖc ，−Ｖc の電圧にクランプさ
れ、クランプ電圧＋Ｖc ，−Ｖc に応じた電圧ＶＥが出
力され、マルチプライングデジタル・アナログコンバー
タ５３，５４に入力され、電動機Ｍの各相の駆動電流が
制御されることとなる。その結果、電動機Ｍの出力トル
クはクランプ電圧＋Ｖc ，−Ｖc によって制御されるこ
ととなり、これは圧力指令ＰＬの値によって制御される
ことを意味する。

【００３３】そこで、圧力指令ＰＬによる電圧ＰＶと歪
ゲージ２６からの検出圧力電圧ＰＨの差が大きいと増幅
補償回路６６の出力は大きくなり、クランプ回路６７に
入力される電圧は大きくなるため、クランプ電圧＋Ｖc
，−Ｖc は増加し、これによりマルチプライングデジ
タル・アナログコンバータ５３，５４及び加算器５５か
ら出力される各相の相電流指令ＲＴＣ，ＴＴＣ，ＳＴＣ
は増大し、電動機Ｍの出力トルクは増大する。一方、歪
ゲージ２６からの検出信号の検出圧力電圧ＰＨが増大
し、指令の電圧ＰＶとの差が小さくなると増幅補償回路
６６の出力は減少し、クランプ回路６７の出力＋Ｖc ，
−Ｖc も減少し、電動機Ｍの出力トルクは減少する。

【００３４】その結果、指令の電圧ＰＶと歪ゲージ２６
からの検出圧力電圧ＰＨの差が一定値になった状態で安
定する。これは、制御装置３０から指令した圧力指令す
なわち目標とする保圧圧力に負荷である金型内の樹脂圧
力が達したとき安定することを意味し、電動機Ｍからの
トルクが伝動装置の摩擦やバネ，ボールネジのたわみ等
によって吸収されたとしても、最終的な操作目標となる
スクリュー２に最も近接した位置に装着された歪ゲージ
２６からの検出出力と指令の保圧圧力とを比較して、金
型内圧力が設定圧力になるよう、フルクローズドループ
と略同等のフィードバック制御がなされることを意味
し、従来のような損失トルクによる誤差を生じにくい。
また、保圧は数段にわたって切換えるが圧力指令ＰＬの
値を切換えることによって電圧ＰＶを切換えることによ
り自動的に保圧圧力を設定保圧に切換えることができ
る。

【００３５】保圧段階が終了し、計量・混練時において
は、計量・混練用のモータ（図示せず）を駆動し、プー
リ２５，回転駆動管２１，スプライン軸１８を介してス
クリュー２を回転させると共に制御装置３０が圧力指令
ＰＬとして設定背圧を出力すると、前述したように歪ゲ
ージ２６から検出される樹脂に加わっている圧力がフィ
ードバックされ、樹脂に加わる圧力が設定背圧になるよ
うフィードバック制御されることとなる。

【００３６】また、上記実施例においては歪ゲージ２６
の検出圧力信号ＰＨをサーボ制御回路４０にフィードバ
ックしてフィードバック制御するようにしたが、歪ゲー
ジ２６の検出圧力信号ＰＨをＡ／Ｄ変換して数値制御装
置等の制御装置３０にフィードバックし、制御装置３０
内でフィードバックされた検出圧力信号と指令圧力とを
比較して、検出圧力が指令圧力になるようフィードバッ
ク制御するようにしてもよい。この場合のトランジスタ
ＰＷＭ制御回路４１の構成は、従来のトルクリミットを
かけトルク制御を行う回路構成となる。すなわち、図４
において、比較回路６５，増幅補償回路６６，アナログ
スイッチＡＳＷは必要なく、Ｄ／Ａ変換器５０の出力で
ある圧力指令電圧ＰＶは直接クランプ回路６７に入力さ
れ（アナログスイッチＳＷ１がオンになったときと同じ
状態）、制御装置３０からの指令によって直接クランプ
回路６７のクランプ電圧＋Ｖc ，−Ｖc が制御され、電
動機Ｍのトルク制限が行われ、保圧や背圧の樹脂圧力が
制御されることとなる。

【００３７】また、歪検出器として歪ゲージを使用する
代わりにロードセル等をベアリングリテーナに組込んで
もまったく同様の効果が期待できる。

【００３８】本実施例では速度優先の射出制御に際して
切換信号ＰＳＴをＬレベルとし、アナログスイッチＡＳ
Ｗの各スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を切替えることにより、
最大射出圧力としての指令樹脂圧力に対応する圧力指令
ＰＬをトルクリミット手段であるクランプ回路６７に入
力し、フイルタ４９からの出力Ｖr をクランプせずに射
出速度を制御するようにしたが、射出速度制御と保圧・
計量時の圧力制御との入力切替えのためのアナログスイ
ッチＡＳＷは必ずしも設ける必要がない。即ち、アナロ
グスイッチＡＳＷのスイッチＳＷ１，ＳＷ３を取除き、
アナログスイッチＡＳＷのスイッチＳＷ２に対応する部
分を常接とすることによりアナログスイッチＡＳＷを省
略することができる。

【００３９】この場合、射出制御の場合においても歪ゲ
ージ２６からの圧力フィードバック信号ＰＨと最大射出
圧力に対応する圧力指令電圧ＰＶとの偏差を増幅した値
がスイッチＳＷ２に対応する常接部を介してクランプ回
路６７に入力されることとなるが、溶融樹脂の充填完了
前の射出制御段階では溶融樹脂がスクリュー２に与える
反力、即ち、歪検出器２６で検出される樹脂圧力の値が
小さいので、指令樹脂圧力ＰＶと歪検出器で検出された
樹脂圧力ＰＨとの差は最大射出圧力である指令樹脂圧力
ＰＶそれ自体の値とほぼ等しく、この圧力偏差をクラン
プ回路６７に入力してサーボモータＭの出力制限を解除
することによっても、全く支障なく速度優先の射出制御
を行うことができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、速度制御から保圧制御に切替
わるとき、速度制御による電流指令と圧力制御による電
流指令とを比較して、小さいほうの電流指令をサーボモ
ータへの電流指令とするから、切替わり時に急激に大き
な電流指令がサーボモータに入力されることがないた
め、サーボモータの出力トルクが設定保圧に対応する出
力トルクをオーバシュートすることがない。そのため、
樹脂に過大な圧力が加わることがないため、成形不良を
少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を実施する樹脂圧力制御装置
を装備した射出成形機の射出装置を示す部分縦断面図で
ある。

【図２】同実施例における射出装置の駆動制御部の要部
ブロック図である。

【図３】同実施例におけるトランジスタＰＷＭ制御回路
のブロック図である。

【図４】同実施例における圧力フィードバック回路の詳
細図である。

【符号の説明】

７ スクリュー １４ プレッシャプレート １６ スラストベアリング １９ ベアリングリテーナ ２６ 歪ゲージ ２７ 歪ゲージアンプ ５２ 圧力制御フィードバック回路 ６５ 比較回路 ６６ 増幅補償回路 ＰＶ 圧力指令電圧 ＰＨ 検出圧力

フロントページの続き (72)発明者 小林 敏夫 東京都日野市旭が丘３丁目５番地１ ファ ナック株式会社 商品開発研究所 内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクリューを軸方向に駆動するサーボモ
   ータと、スクリューを軸方向に駆動する駆動機構中に配
   設されスクリューから樹脂に加わる圧力を検出する歪検
   出器を備え、上記サーボモータにより射出の速度制御を
   行わせると共に、上記歪検出器で検出された樹脂圧力を
   指令された保圧及び背圧になるように制御する射出成形
   機の樹脂圧力制御方法において、射出速度を制御する領
   域から圧力制御へ移行する過渡期において、速度制御に
   よって得られるサーボモータへの電流指令と圧力制御に
   よって得られるサーボモータへの電流指令を比較し、小
   さい方の指令をサーボモータへの電流指令として樹脂圧
   力を制御することを特徴とする射出成形機の樹脂圧力制
   御方法。