JP2608784B2

JP2608784B2 - 電動式射出成形機

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Publication number: JP2608784B2
Application number: JP1192753A
Authority: JP
Inventors: 賢男上口; 哲明根子
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 1989-07-27
Filing date: 1989-07-27
Publication date: 1997-05-14
Anticipated expiration: 2012-05-14
Also published as: EP0436732B1; EP0436732A1; WO1991001869A1; DE69013135D1; JPH0358821A; DE69013135T2; US5154935A; EP0436732A4

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、スクリューをサーボモータで駆動する電動
式射出成形機に関する。

従来の技術従来、射出成形機の射出・保圧圧力を制御する方法と
しては、スクリューの前進位置に応じて射出速度や射出
圧力を制御するのが一般的であった。

射出速度の制御もまた射出圧力の制御も可能にした電
動射出成形機は特開昭62−218118号公報によって知られ
ている。また、油圧式射出成形機において、射出速度も
射出圧力も制御できるものとして特開昭62−23722号公
報で公知である。

発明が解決しようとする課題特開昭62−218118号公報に記載の発明は、射出工程の
中の保圧工程においてのみ射出圧力のフィードバック制
御がなされるもので、射出工程全体に対して圧力制御は
なされるものではない。しかも、サーボ回路の位置・速
度ループフィードバック制御によって得られるトルク指
令に対してクランプ回路を利用してトルクリミットをか
け、このトルクリミット値を変えることによって圧力を
制御するものである。そのため、トルク指令が常に発生
しておかねばならず、位置偏差がある保圧工程時のみに
圧力のフィードバック制御ができるのみであった。

また、特開昭62−23722号公報に記載の発明は油圧式
射出成形機であり、単にフィードバックされる射出速度
もしくは射出圧力と指令射出速度もしくは指令射出圧力
を比較器で比較し、その誤差を増幅してサーボアンプに
出力し油圧サーボ弁を操作して射出速度、射出圧力を制
御するものである。油圧によって射出を行うものである
から、これらの構成で実施できるものである。電動式射
出成形機において、射出速度制御もかつ射出圧力制御も
選択的にできるものはない。

そこで、本発明の目的は、射出速度の制御も射出圧力
の制御も選択的に実施できる電動式射出成形機を提供す
ることにある。

課題を解決するための手段本発明は、射出成形機を制御する制御装置から出力さ
れる移動指令と上記サーボモータで駆動されるスクリュ
ーの位置を検出する位置・速度検出器からの信号に基づ
いて、位置のフィードバック制御及び速度のフィードバ
ック制御を行いトルク指令を求め上記サーボモータを駆
動する位置・速度フィードバック制御手段と、上記スク
リューに加わる圧力を検出する圧力センサと、上記制御
装置から出力される指令圧力と上記圧力センサから検出
される検出圧力とに基づいて、圧力のフィードバック制
御を行いトルク指令を求める圧力フィードバック制御手
段と、更に、上記サーボモータに対するトルク指令を上
記サーボ回路の位置・速度フィードバック制御手段から
のトルク指令か圧力フィードバック制御手段からのトル
ク指令かに切替る切替えスイッチとを有し、スクリュー
の位置、速度のフィードバック制御とスクリューによっ
て樹脂に加える圧力のフィードバック制御を切替え制御
できるようにした。

さらに、上記位置・速度フィードバック制御手段にト
ルク指令を制限するトルクリミット手段を設け、上記制
御装置から出力されるトルクリミット値によりトルク指
令をトルクリミット値以下に制限して出力するようにす
る。また、上記切替えスイッチを介して入力されるトル
ク指令と、上記サーボモータに流れる駆動電流との誤差
を増幅し上記電力増幅器に出力する電流フィードバック
手段をも備えるようにした。

作用速度制御を行うように切替えスイッチを切り換える
と、位置・速度フィードバック制御手段により、スクリ
ュの位置及び速度がフィードバック制御される。又、圧
力制御に切替えスイッチを切り換えると、圧力センサか
ら検出される射出圧力が指令値に一致するようにフィー
ドバック制御される。

実施例以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は、本発明の方法を実施する一実施例の電動式
射出成形機およ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はスクリュー、符号２は伝達機構３を
介してスクリュー１を軸方向に駆動する射出用サーボモ
ータであり、上記スクリュー１の軸上には抵抗線歪ゲー
ジ等によって構成され該スクリュー１に作用する軸方向
の樹脂からの圧力を検出する圧力センサ４が設けられ、
また、サーボモータ２には回転角に応じて所定数の検出
パルスを出力する位置・速度検出器としてのパルスコー
ダ５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）107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CPU109を有
しており、PMC用CPU109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ROM1
12とデータの一時記憶に用いられるRAM105が接続され、
NC用CPU107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ROM110および射出用，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
（以下、SSUという）106を介して接続されている。

なお、第１図では射出用サーボモータ２、該サーボモ
ータ２のサーボ回路200のみを図示している。

また、102はバブルメモリやCMOSメモリ等で構成され
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
し、該設定メモリ部には、射出開始後の時間の関数とし
て設定された射出圧力を記憶するための射出圧力記憶テ
ーブル（第４図参照）が設けられている。

108はバスアービタコントローラ（以下、BACという）
で、該BAC108にはNC用CPU107及びPMC用CPU109,共有RAM1
02,入力回路103,出力回路104の各バスが接続され、該BA
C108によって使用するバスが制御されるようになってい
る。また、113はオペレータパネルコントローラ111を介
してBAC108に接続されたCRT表示装置付手動データ入力
装置（以下、CRT/MDIという）であり、該CRT/MDI113の
キーボード部にはテンキー，カーソル移動キー，入力指
令キー等が設けられ（図示せず）、また、CRT/MDI113の
一部であるCRT表示部113aの画面下部には複数のソフト
キー114a〜114e（第３図参照）が設けられ、これら各キ
ーの操作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、101はNC用CPU107にバス接
続されたRAMでデータの一時記憶等に利用されるもので
ある。

第１図では、射出成形機の射出軸に関するもの、即
ち、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２、および、射出用サーボモータ２に取付け
られ、該サーボモータ２の回転に応じてスクリュー位置
及び速度を検出するパルスコーダ５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、サーボ回路200も射出用サーボモータ
用のものだけを示し、他の軸のサーボ回路は省略してい
る。

サーボ回路200は、NC用CPU107からサーボインターフ
ェイス106を介して出力される所定周期毎の分配パルス
である位置指令を加算する一方、射出用サーボモータ２
の回転変位に伴ってパルスコーダ５より出力されるパル
スを減じ、射出用サーボモータ２の指令位置に対する現
在の位置偏差を出力するエラーレジスタ201と、エラー
レジスタ201の出力をD/A変換して速度指令電圧として出
力するD/A変換器202と、F/V変換器203でF/V変換された
パルスコーダ５の出力を上記速度指令電圧から減じて射
出用サーボモータ２の速度偏差を求め、トルク指令に対
応する電圧（以下、トルク指令電圧という）を出力する
誤差増巾器204とを有する。これらエラーレジスタ201、
D/A変換器202、F/V変換器203、誤差増巾器204等で位置
・速度フィードバック制御手段を構成する。さらに、本
実施例では、トルクリミット回路205を備え、該トルク
リミット回路205は、切替えスイッチ６の常閉接点ａが
閉じられた状態で出力回路104とD/A変換器７を介してNC
装置100のPMC用CPU109によってトルクリミットが出力さ
れ、誤差増巾器204から出力されるトルク指令電圧に制
限を加える。切替えスイッチ８の常閉接点ａが閉じられ
た状態においては、トルクリミット回路205で調整され
たトルク指令電圧から射出用サーボモータ２の駆動電流
に対応する電圧を減じてその偏差を誤差増幅器206で増
幅する電流フィードバック制御手段を備え該電流フィー
ドバック制御手段からの出力を、電力増幅器207で増幅
して、射出用サーボモータ２の位置，速度，トルクが制
御される。

上記切替えスイッチ６および８は、出力回路104を介
してNC装置100のPMC用CPU109で制御されるリレー手段９
によって同時に切替え制御されるものであり、各スイッ
チとも常閉接点ａが閉じられた状態にあるときは、サー
ボ回路200によってスクリューの位置、速度が制御され
ることになる。

スクリュー１に設けられた圧力センサ４の出力はアン
プ10で増幅され現在の射出圧力に対応する電圧に整合さ
れて比較器11の一方の入力端子に接続され、また、該比
較器11の他方の入力端子には切替えスイッチ６の常開接
点ｂが接続されており、この接点ｂが閉じられた状態に
おいては、NC装置100の出力回路104からD/A変換器７を
介して出力される設定射出圧力（射出圧力記憶テーブル
に記憶された値）に対応するトルク指令電圧が入力さ
れ、該比較器11によって現在射出圧力と設定射出圧力と
の誤差が求められ、該誤差をトルク指令電圧として出力
し、切替えスイッチ８の常開接点ｂが閉じられた状態で
誤差増幅器206に入力され、射出圧力に関する射出用サ
ーボモータ２の圧力フィードバック制御のクローズドル
ープが形成される。

なお、パルスコーダ５より出力される検出パルスはサ
ーボインターフェイス106にも入力されており、数値制
御装置100は該サーボインターフェイス106を介してスク
リュー１の絶対位置を検出し、スクリュー前進時のオー
バートラベルを防止するようになっている。

以上のような構成において、NC装置100は、共有RAM10
2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ROM112に格納されているシーケンスプロ
グラムにより、PMC用CPU109がシーケンス制御を行いな
がら、NC用CPU107が射出成形機の各軸のサーボ回路へサ
ーボインターフェイス106を介してパルス分配し、射出
成形機の通常の制御を行うものである。

スクリュー１の位置、速度をフィードバック制御する
場合には切替えスイッチ6,8は常閉接点ａ側に閉じら
れ、従来の電動式射出成形機と同じ用に射出速度がスク
リュー位置によって制御される。射出圧力を制御する場
合には、切替えスイッチ6,8は接点ｂ側に切り替えら
れ、射出圧力が制御されることになる。

そこで、まず、射出圧力を制御するための射出圧力カ
ーブを設定し、数値制御装置100に記憶させるための操
作について説明する。

オペレータはまずCRT/MDI113を操作して射出圧力設定
モードを選択し、射出圧力設定画面を表示させる。CRT
表示部113aには射出開始後の経過時間を示す時間軸と射
出圧力を示す圧力軸、および、ソフトキーの機能を示す
ガイダンスが表示される（第３図参照）。この場合、ソ
フトキー114aは直線補間指令キーとして作用し、ソフト
キー114b,114cはそれぞれ円弧補間指令キー，設定終了
キーとして作用する（なお、これら、CRT/MDI113、ソフ
トキー114a〜ｃ等で図形入力手段を構成する）。例え
ば、設定しようとする射出圧力の関数が第３図に示され
るようなものであれば、オペレータは、まず、ソフトキ
ー114bを操作して、これから設定される関数部分が円弧
であることを宣言した後、CRT/MDI113のキーボード部に
設けられたカーソル移動キーで表示画面上のカーソルを
点P1に移動させて入力指令キーを操作し、点P1を円弧補
間における第１点として選択する。次いで、点P2,点P3
を円弧補間における第２点，第３点として選択すると、
上記３点を結ぶ円弧P1P3が自動的に描画される。以下、
上記と同様にして、点P3,P4,P5を選択して円弧P3P5を描
画させ、更に、点P5,P6,P7を選択して円弧P5P7を描画さ
せる。次いで、ソフトキー114aを操作して、これから設
定される関数部分が直線であることを宣言した後、表示
画面上のカーソルを点P7に移動させて入力指令キーを操
作し、点P7を直線補間における始点として選択する。次
いで、点P8を直線補間における終点として選択すると、
始点P7と終点P8を結ぶ線分P7P8が自動的に描画される。
以下、上記と同様にして、点P8,P9を選択して線分P8P9
を描画させ、更に、点P9,P10を選択して線分P9P10を描
画させる。

本実施例ではCRT表示部113aの数値データ表示部115
に、カーソル位置に対応する時間および射出圧力の数値
データが表示されるようになっているので、設定射出圧
力を厳密に設定することができる。

このようにして設定射出圧力を射出開始後の時間の関
数としてグラフ設定したなら、設定終了キー114cを操作
して、この関数を共有RAM102の射出圧力記憶テーブル
（第４図参照）に記憶させる。

射出圧力記憶テーブルは、上記グラフ設定された関数
によって示される設定射出圧力を射出開始後の経過時間
に対応させて記憶するもので、第３図の射出圧力設定画
面で示される時間軸のフルスケールTmax.を単位時間τ
で除した値に対応するＮ個の記憶レコードを有する。従
って、射出圧力記憶テーブルにおけるアドレス０の記憶
レコードには上記設定された関数に基づき射出開始直
後、即ち、経過時間０における設定射出圧力p0が記憶さ
れ、以下、各アドレスｉの記憶レコードには単位時間τ
を所定の刻み幅とする射出開始後の経過時間ｉ・τに対
応する設定射出圧力piが順次記憶される。

なお、第３図に示される設定射出圧力のグラフによっ
て定義された関数の終点は点P10であり、射出圧力記憶
テーブルにおいては点P10の時間に対応する経過時間ｎ
・τ、即ち、アドレスｎの記憶レコードに保圧完了時の
設定射出圧力pnが記憶されており、射出開始後の経過時
間（ｎ＋１）・τ以降のアドレス、つまり、ｎ＋１以降
のアドレスでは設定射出圧力が未定義となっている。ま
た、最終アドレスｎはレジスタに記憶され、後述の処理
に利用される。

以下、射出・保圧工程においてPMC用CPU109が実行す
るトルク制御処理（射出圧力制御処理）の概略を示すフ
ローチャート（第２図）を参照して、本実施例の射出圧
力制御を説明する。

なお、PMC用CPU109は従来と同様、型締め工程，射出
・保圧工程，計量工程，冷却工程，型開き工程を順次シ
ーケンス制御を行っており、前工程が終了する毎に次の
処理を順次所定周期毎に実行している。第２図は、型締
め工程終了後の射出・保圧工程の処理のフローチャート
である。

第２図に示される射出・保圧制御処理は上記単位時間
τと同一の所定周期で実行されるもので、PMC用CPU109
は、まず、射出・保圧工程であることを記憶するグラフ
Ｆがセットされているか否かを判別し（ステップS1）、
該フラグＦがセットされていなければ、次いで、射出中
か否か判別する（ステップS2）。この判別は自動運転中
であるか否か、及び、射出保圧工程になると共有RAM102
にセットされる射出保圧工程フラグが既にセットされて
いるか否かに基いて判別される。

射出中でなければ、現在の工程が射出・保圧工程では
ないことを意味するので、工程判別処理の判別結果に従
って他の処理を実行する（図示せず）。

また、ステップS1においてフラグＦがセットされてお
らず、ステップS2で射出開始信号の入力が確認された場
合は、NC用CPU107による型締めのためのパルス分配が完
了し、射出可能状態となったことを意味するので、PMC
用CPU109は射出・保圧工程であることを記憶するフラグ
Ｆをセットし（ステップS3）、リレー手段９を駆動して
切り替えスイッチ６および８をｂ接点側に切替え、射出
・保圧圧力のクローズドループ制御を開始する（ステッ
プS4）。

次いで、指標ｉに０をセットし（ステップS5）、共有
RAM101の射出圧力記憶テーブルより指標ｉで示されるア
ドレスの設定射出圧力piを読込み、出力回路104に出力
する（ステップS6）。

設定射出圧力piはD/A変換器７でトルク指令電圧に変
換された後切替えスイッチ６のｂ接点を介して比較器11
に入力され、圧力センサ４で検出されてアンプ10で増幅
された現在の検出圧力と比較され、この誤差が切替えス
イッチ８のｂ接点を介してトルク指令電圧としてサーボ
回路200の誤差増幅器206に直接入力され、更に、電力増
幅器207で増幅されて、現在の検出圧力が設定射出圧力p
iとなるように射出用サーボモータ２の駆動力がクロー
ズドループ制御される。

一方、設定射出圧力piを出力したPMC用CPU109は、指
標ｉの値をインクリメントし（ステップS7）、該指標ｉ
の値がレジスタに記憶されている値ｎを越えているか否
か、即ち、射出圧力記憶テーブルに定義された最後の設
定射出圧力に対するトルク制御処理が完了しているか否
かを判別し（ステップS8）、ｉ≦ｎであって射出・保圧
工程におけるトルク制御処理が完了していなければこの
周期の処理を終了する。

次周期、即ち、単位時間τ経過後のトルク制御処理に
おいては、既にフラグＦがセットされているので、ステ
ップS1の判別処理実行後ステップS6に移行し、前周期の
ステップS7でインクリメントされた指標ｉの値に基いて
射出圧力記憶テーブルにおけるアドレスｉの設定射出圧
力piを出力回路104に出力し、圧力センサ4,比較器11,サ
ーボ回路200等からなるハードウェアによって現在の検
出圧力が設定射出圧力piとなるように射出用サーボモー
タ２の駆動力をクローズドループ制御する一方、指標ｉ
の値をインクリメントし（ステップS7）、該指標ｉの値
がｎを越えているか否かを判別し（ステップS8）、ｉ≦
ｎであればこの周期の処理を終了する。

以下、ステップS8でｉ＞ｎとなったことが判別される
まで、上記と同様、ステップS1およびステップS6〜ステ
ップS8の処理を単位時間τの所定周期毎に繰返し実行す
る。

従って、射出用サーボモータ２は、単位時間τを基準
とする射出開始後の経過時間ｉ・τに応じ、現在の検出
圧力が射出圧力記憶テーブルにおけるアドレスｉの設定
射出圧力piとなるように常時クローズドループ制御さ
れ、しかも、設定射出圧力piの切替周期τが十分に短い
ため、実際の射出・保圧工程における圧力カーブが射出
圧力設定画面によって設定された関数（第３図参照）と
略同一に制御される。

このようにしてトルク制御処理を繰返し実行する間
に、ステップS8においてｉ＞ｎとなったことが判別され
ると、射出圧力記憶テーブルに定義された最後の設定射
出圧力に対するトルク制御処理が完了したこと、即ち、
保圧工程が完了したことを意味し、PMC用CPU109はステ
ップS9に移行してリレー手段９を駆動し、切り替えスイ
ッチ６および８をａ接点側に復帰させて射出用サーボモ
ータ２の射出・保圧圧力に関するクローズドループ制御
を終了し、射出・保圧工程中であることを記憶するフラ
グＦをリセットして（ステップS10）、計量開始の可能
状態を示すフラグをセットし（ステップS11）、射出・
保圧工程に関するすべての処理を終了する。したがっ
て、計量工程における制御では、従来と同様、NC用CPU1
07によるパルス分配、即ち、位置指令に基づいて、サー
ボ回路200による通常の位置，速度，トルク制御が実施
されることとなる。

発明の効果本発明は、電動式射出成形機において、切替えスイッ
チを切り替えることによって射出保圧工程において、ス
クリューの位置、速度をフィードバック制御することが
できると共に、射出保圧工程の全工程において射出圧力
をフィードバック制御することもできる。また、切替え
スイッチの切替えによって、射出速度をフィードバック
制御し保圧工程になると圧力制御に切り替えて保圧力を
フィードバック制御することもできる。そのため、射出
保圧工程の制御方法が拡がり、最適の制御方法を採用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施する一実施例の電動式射出
成形機および該射出成形機の制御系要部を示すブロック
図、第２図は同実施例の射出・保圧工程においてPMC用C
PUが実行するトルク制御処理の概略を示すフローチャー
ト、第３図は同実施例におけるCRT/MDIの射出圧力設定
画面を示す概念図、第４図は射出開始後の時間の関数と
して設定された射出圧力を記憶する射出圧力記憶テーブ
ルを示す概念図である。１……スクリュー、２……射出用サーボモータ、３……
伝達機構、４……圧力センサ、５……パルスコーダ、６
……切替スイッチ、７……D/A変換器、８……切替スイ
ッチ、９……リレー手段、10……アンプ、11……比較
器、 100……数値制御装置、101……RAM、102……共有RAM、1
03……入力回路、104……出力回路、105……RAM、106…
…サーボインターフェイス、107……NC用CPU、108……
バスアービタコントローラ、109……PMC用CPU、110……
ROM、、111……オペレータパネルコントローラ、112…
…ROM、113……CRT表示装置付き手動データ入力装置、1
13a……CRT表示部、114a〜114e……ソフトキー、115…
…数値データ表示部、200……サーボ回路、201……エラ
ーレジスタ、202……D/A変換器、203……F/V変換器、20
4……誤差増幅器、205……トルクリミット回路、206…
…誤差増幅器、207……電力増幅器。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−154820（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−188024（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−23722（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】サーボモータによって射出・保圧制御を行
う電動式射出成形機において、射出成形機を制御する制
御装置から出力される移動指令と上記サーボモータで駆
動されるスクリューの位置を検出する位置・速度検出器
からの信号に基づいて、位置のフィードバック制御及び
速度のフィードバック制御を行いトルク指令を求め上記
サーボモータを駆動する位置・速度フィードバック制御
手段と、上記スクリューに加わる圧力を検出する圧力セ
ンサと、上記制御装置から出力される指令圧力と上記圧
力センサから検出される検出圧力とに基づいて、圧力の
フィードバック制御を行いトルク指令を求める圧力フィ
ードバック制御手段と、上記サーボモータに対するトル
ク指令を上記サーボ回路の位置・速度フィードバック制
御手段からのトルク指令か圧力フィードバック制御手段
からのトルク指令かに切替る切替えスイッチとを有し、
スクリューの位置、速度のフィードバック制御とスクリ
ューによって樹脂に加える圧力のフィードバック制御を
切替え制御できるようにした電動式射出成形機。
【請求項２】上記位置・速度フィードバック制御手段は
トルク指令を制限するトルクリミット手段を備え、上記
制御装置から出力されるトルクリミット値によりトルク
指令をトルクリミット値以下に制限して出力する請求項
１記載の電動式射出成形機。
【請求項３】上記切替えスイッチを介して入力されるト
ルク指令と上記サーボモータに流れる駆動電流との誤差
を増幅し上記電力増幅器に出力する電流フィードバック
制御手段を備える請求項１または請求項２記載の電動式
射出成形機。