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    公开号:WO1990005057A1
    申请号:PCT/JP1989/001126
    申请日:1989-10-31
    公开日:1990-05-17
    发明作者:Masao Kamiguchi；Minoru Kobayashi
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:B29C45-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 害
    [0002] 電動式射出成形機の背圧制御方法及びその装蚩 技 術 分 野
    [0003] 本発明は、 計量時にスク リュ後退速度ひいてはスク リ ュに実際に加わる背圧を連続的かつ円滑に変化させて最 適な溶融樹脂可塑化状態を達成可能な電動式射出成形機 の背圧制御方法及びその装蘆に関する。
    [0004] 背 景 技 術
    [0005] スク リ ュ回転用サーボモータによりスク リュを回耘さ せて樹脂を可塑化させつつ計量を行うと共に射出用サー ボモータによ りスク リュを前進させて溶融樹脂を射出す る電動式射出成形機において、 計量時に、 スク リュ後退 方向に作用する溶融樹脂圧力に抗する背圧を射出用サー ボモータによりスク リュに加えると共に、 この背圧を目 標値に制御して樹脂の可塑化状態を所要のものにするこ とが知られている。
    [0006] 例えば、 計量時に、 スク リュ前進方向に回転する射出 用サーボモータの出力トルクを目標背圧に対応する トル ク リミッ ト値に制限し、 もって、 スク リ ュ後退方向に作 用する溶融樹脂圧力が目標背圧を越えた場合にスク リ ュ が射出用サーボモータを逆転させつつ後退移動自在とし、 スク リ ュに加わる溶融樹脂圧力とスク リ ュに加わる背圧 とを常に平衡させて背圧を目標値に制御している （例え ば日本国特閗昭 6 0— 2 6 2 6 1 6号公報を参照） 。 ま た、 溶融樹脂圧力の増大に伴って射出用サ―ボモータの 出力トルクを表す該モータの駆動電流が所定値だけ増大 する度に射出用サーボモータを所定回転角度だけスクリ ュ後退方向に回転させるようにした背圧制御が知られて いる。 さらに、 所定のスクリュ後退速度に対応する回転 速度で射出用サーボモータを回転させて、 モータ出力ト ルクが目標背圧に対応する範囲内に入るように該トルク を制御する背圧制御も公知である。 また、 射出用サーポ モータによりスク リュを低速で後退させると同時に、 ス クリュ回転用モータの出力トルクが所定範囲内に入るよ うに該モータを運転する背圧制御方法も公知である。
    [0007] しかしながら、 従来方法によれば、 計量時にスクリュ 後退速度が不違繞的に変化する場合があり、 樹脂の可塑 化状態を最適に制御できないことがある。
    [0008] 発 明 の 開 示
    [0009] 本発明の百的は、 計量時にスク リュ後退速度ひいては スク リ ュに実際に加わる背圧を連続的かつ円滑に変化さ せて最適な溶融樹脂の可塑化状態を達成可能な電動式射 出成形機の背圧制御方法及びその装 gを提供することに ある o
    [0010] 上述の目的を達成するため、 本発明の一つの態様によ れば電動式射出成形機の背圧制御方法が提供され、 この 方法は、 計量工程においてスク リ ュを軸方向移動させる ためのサーボモータをオーバライ ド値と数値制御ブ口グ ラムで指定した回転速度との積値に等しい目標回転速度 でスク リ ュ後退方向に回転させる工程 （ a ) と、 検出し た実際樹脂圧力が予め設定した目標背圧になるように、 前記工程 （ a ) で用いる前記オーバライ ド値を変化させ る工程 （ b ) とを備える。 好まし くは、 前記工程 （ b ) において、 前記オーバライ ド値をその変化に伴って前記 目標回転速度に不連統的変化が発生しないような変化率 で変化させる。
    [0011] 本発明の別の態様によれば、 スク リュを軸方向移動さ せるためのサーボモータを有する電動式射出成形機の背 圧制御装置が提供され、 この装匿は、 目標背圧を設定す るための設定手段と、 前記射出成形機の計量工程におい て、 オーバライ ド値と数値制御プログラムで指定した回 転速度との積値に等しい目標回転速度で前記サーボモー タをスク リュ後退方向に回転させるためのモータ駆動手 段と、 実際樹脂圧力を検出するための圧力検出手段と、 前記検出実際樹脂圧力と前記目標背圧とを比較するため の比較手段と、 前記比較手段による比較結果に応じて前 記オーバライ ド値を変化させるための調整手段とを備え る。 好ま しく は、 前記調整手段は、 前記比較結果に応じ て、 前記オーバライ ド値をその変化に伴って前記目標回 転速度に不連続的変化が発生しないような変化率で変化 させる。
    [0012] 上述のように、 本発明によれば、 計量時にスク リュを 軸方向移動させるためのサーボモータをオーバライ ド値 と数値制御プログラムで指定した回転速度との積値に等 しい目標回転速度でスク リュ後退方向に回転させると共 に実際樹脂圧力が目標背圧になるようにオーバライ ド値 を好ましくはその変化に伴って目標回転速度に不連続的 変化が発生しないような変化率で変化させるようにした ので、 スクリュ後退速度ひいてはスクリュに実際に加わ る背圧に不連統的変化を来すことなく実際背圧を目標背 圧に円滑にかつ高精度で自動制御できる。
    [0013] 図 面 の 簡 単 な 説 明
    [0014] 第 1 図は本発明の一実施例による背圧制御装置を装備 した電動式射出成形機の要部を示す図、 および、 第 2図 は第 1図のプログラマプルマシンコントローラ用の中央 処理装置により実行される背圧制御プログラムを示すフ ローチャー トである。
    [0015] 発明を実施するための最良の形態
    [0016] 本発明の一実施例による背圧制御装匿を装備した電動 式射出成形檨は、 後述の射出機構及びスク リュ回転機搆 ならびに図示を省略した型締機構， ェジヱク ト機構等の 各種作動部を備え、 これら作動部の動作を後述の数値制 御装箧 （以下、 N C装置という） 及びプログラマブルマ シンコン ト ローラ （図示省略） により制御するようにし ている。 そして、 射出成形機は各種センサ及び後述のサ ーボモータを含む各種ァクチユエータを備えている。 射出機構は、 樹脂材料供袷用のホツバ 9に連通する加 熱シリンダ 8内において回転自在かつ軸方向に往復動自 在に配されたスク リュ 1 と、 回転運動 Z直線運動変換機 構 （図示略） を介してスク リュ 1 を軸方向駆動するため の射出用サーボモータ 2とを舍み、 サーボモータ 2には スク リ ュ 1 の軸方向位 gを表すモータ回転位置を検出す るためのパルスコーダ 3が装着ざれている。 又、 スク リ ュ回転機構は、 伝動機構 7を介してスクリ ュ 1 を回転さ せるためのスク リ ュ回転用サーボモータ 5を含み、 該モ 一夕にはモータ回転位蚩を検出するためのパルスコーダ 6が装着されている。 上記回転運動/直線運動変換機構 はスク リ ュ 1のサーボモータ側端に連結されスク リュと 一体に直線運動自在に配されたブッシャープレー ト （図 示略） を含み、 該ブレー ト とスク リュ 1 との結合部には 該スク リュに加わる樹脂圧力を検出するための、 例えば ロー ドセルからなる圧力センサ 4が装着ざれている。
    [0017] N C装 g l 0 0は数値制御用の中央処理装 g (以下、 N C用 C P Uという） 1 0 1 を含み、 N C用 C P U 1 0 1 には射出成形機を全体的に制御するための管理ブログ ラムを記憶した R OM 1 07と、 データの一時記憶に用 いる R AM 1 0 8とが接続され、 さらに、 各種作動部の サーボモータを駆動制御するためのサーボ回路 （サーボ モータ 2, 5に夫々対応するサーボ回路のみを符号 1 0 5 a, 1 05 bで示す） がサーボインターフェイス 1 0 4を介して夫々接続されている。 また、 N C装 g l O O はブログラマブルマシンコン ト ローラ用の中央処理装萤 (以下、 PMC用 C P Uという） 1 0 2を含み、 P MC 用 C P U 1 02には射出成形機のシーケンス動作を制御 するためのシーケンスプログラム等を記恡した R〇 M 1 09と、 データの一時記恡に用いる RAM I 1 0と、 圧 力センサ 4のアナログ出力信号をデジタル信号に変換す るための A/D変換器 1 1 4とが接繞されている。
    [0018] 参照符号 1 1 1 は、 パブルメモリ， CMO Sメモリ等 よりなり、 数値制御プログラム （以下、 N Cプログラム という） ， スク リュ 1の軸方向位箧の鬨数として定めた 複数の計量段の夫々における目標背圧， 後述のオーバラ ィ ド値の初期値およびオーバライ ド値の所定変化量を舍 む各種成形条件パラメータを記憶するための不揮発性の 共有 RAMを示す。 共有 RAM 1 1 1 は現在値レジスタ (図示略） を含み、 NC用 C P U 1 0 1 の制御下で現在 スクリュ位置を表す射出用サーボモータ 2の現在回転位 置が現在値レジスタに周期的に害き込まれるようになつ ている。
    [0019] 符号 1 1 2および 1 1 3は各種作動部の夫々のセンサ に接続された入力回路および各種作動部の夫々のァクチ ユエ一夕に接統ざれた出力回路を夫々示す。 そして、 上 述の要素 1 0 1， 1 02及び 1 1 1〜 1 1 3の夫々のバ スがバスアービタコン トローラ （以下、 B A Cという） 1 03に接銃され、 この B A C 1 03によって N C装匿 1 0 0での或る情報処理実行サイクルにおいて使用可能 なバスを選択制御するようになっている。 また、 B AC 1 03にはオペレータバネルコン トローラ 1 1 5を介し て C R T表示装置付き手動データ入力装置 （以下、 C R T /MD I という） 1 1 6が接続され、 C R T /MD I 1 1 6のソフ ト キー， テンキーを含む各種キーをォべレ 一夕が操作することによ り成形条件パラメータを舍む各 種制御パラメータならびに N Cプログラムを入力可能に なっている。 そして、 N C装 g 1 0 0の多数の機能の全 てを所定数のソフ トキーで選択可能なように、 ォベレー タの画面選択に応じて各ソフ ト キーと N C装置の機能と の対応閬係が変化するようになっている。
    [0020] ざらに、 N C装 g 1 0 0はオーバライ ド機能を備え、 本発明に閬連して、 N Cプログラムで指定された射出用 サーボモータの指令回転速度とオーバライ ド値 （ 2〜 1 0 0 % ) との積値を目標回転速度として算出し、 算出目 標回転速度に応じて射出用サーボモータ 2に鬨連するサ ーボ回路 1 0 5 aにサーボインターフェイス 1 0 4を介 してパルス分配を行うようになっている。 サーボ回路 1 0 5 aは、 N C用 C P U 1 0 1 から目標回転速度に対応 する周波数で分配ざれ射出用サーボモータ 2の目標回転 位置を表す指令パルス列と、 パルスコーダ 3から供給さ れ実際サーボモータ回転位蚩を表すパルス列とを入力す るエラー レジスタ （図示略〉 を備えている。 そして、 サ —ボ回路 1 0 5 aは、 実際位置偏差を表すエラーレジス タ出力に対応する速度指令電圧とパルスコーダ 3から送 出されるパルスの発生周波数に対応しかつサーボモータ の実際回転速度を表す電圧との偏差 （速度偏差〉 に応じ て トルク指令電圧を求め、 さらに、 当該トルク指令電圧 と適宜手段 （図示略） で検出されかつ実際モータ出力 ト ルクを表す電圧との偏差に応じて射出用サーボモータ 2 の出力 トルクを制御するようになっている。
    [0021] また、 ？1 <3用€ 1； 1 02は、 後述の背圧制御処理 の実行に用いられる情報、 すなわち、 計量工程を実行中 であるか否かを表す第 1 のフラグ F X (第 2図） ， 現在 スクリュ位置が計量工程終了位置及び相隣る計量段間で の移行が行われる背圧切換位 gからなる特定スクリュ位 置のいずれかに合致するか否かを表す第 2のフラグ F c (第 2図） 及び何番目の計量段を実行中であるかを表す 指標 i (第 2図） を夫々記憶するためのレジスタを有し ている c
    [0022] 以下、 第 2図を参照して、 上述の構成の射出成形機の 作動を説明する。
    [0023] 射出成形機の射出成形サイクル実行閲始前に、 ォべレ ータは、 C R T MD I 1 1 6の所定のソフ トキーを操 作して C R TZMD I に射出成形条件設定用の画面を表 示させる。 当該画面を選択すると、 夫々のソフ トキーに 如何なる機能が割り当てられているかが画面上に表示さ れる。 次に、 オペレータは、 C R T ZMD I I 1 6の各 種キーを操作して各種成形条件を設定する。 成形条件は、 夫々の計量段での目標背圧と、 計量工程終了時のスクリ ュ位置と、 NCプログラムで指定された指令回転速度と 協働して計量時の射出用サーボモータの目標回転速度を 決定するオーバライ ド値 （ 2〜： I 00 %) の初期値と、 オーバライ ド値の所定変化率 （後述の背圧制御での一制 御周期当りのオーバライ ド値の所定変化量 X (第 2図） ） とを含む。
    [0024] ここで、 目標サーボモータ回転速度を所要範囲で変化 可能にするために、 オーバライ ド値 V (第 2図） の初期 値を例えば 8 0 %に設定する。 これに関連して、 オーバ ライ ド値 Vの初期値と指令回転速度との積値に等しい目 標回転速度で射出用サーボモータ 2をスク リュ後退方向 に回転させた場合に第 1番目の計量段で目標背圧に略等 しい実際背圧を発生可能とする指令回転速度を N Cブロ グラム中に予め指定しておく。 また、 オーバライ ド値の 所定変化量 Xは、 一背圧制御周期あたり当該所定変化量 だけオーバライ ド値 Vを変化させた場合に目標スクリ ュ 後退速度ひいては目標背圧に実質的な不連続変化が発生 しないような値に設定される。 上述の各種成形条件の設 定値は共有 R AM I 1 1 内に格納される。
    [0025] 射出成形機の稼働時、 共有 R AM 1 1 1 に格納された N Cプログラムおよび各種制御パラメータならびに R〇 M l 0 7に格納ざれたシーケンスプログラムに従って、 N C用 C P U 1 0 1 がサーボインターフェイス 1 0 4を 介して射出成形機の各種作動部の関連するもののサーボ 回路にパルス分配を行う一方で、 1^1( 用 0 11 1 0 2 が各種作動部の関連するもののシーケンス制御を実行す る。 これによ り、 型開き， 型閉じ， 型締， 計量， 射出， 保圧， 製品取り出し等の一連の工程よ りなる射出成形サ ィクルが基本的には従来公知のように行われる。 計量工程において、 N C用 C P U 1 0 1 は、 N Cプロ グラムで指定されたスク リュ回転速度でスク リュ回転用 サーボモータ 5が回転するように、 サーボインターフエ イス 1 0 4を介してサーボ回路 1 0 5 bにパルス分配を 行うと共に射出用サーボモータ 2に閬連するサーボ回路 1 0 5 aにパルス分配を行う。 計量工程開始時における サーボ回路 1 0 5 aへのパルス分配は、 プログラム指定 した指令モータ回転速度にオーバライ ド値の初期値 （ 8 0 % ) を乗じて得た目標回転速度に対応する周波数で行 われる。
    [0026] 計量工程開始後、 P M C用 C P U 1 0 2は第 2図に示 す処理を所定周期で繰り返し実行する。
    [0027] 先ず、 P M C用 C P U 1 0 2は、 第 1のフラグ F Xが 計量工程を実行中であることを表す値 「 1 J であるか否 かを判別する （ステップ S 1〉。 後述のように、 各射出 成形サイクルでの計量工程終了時に第 1のフラグ F Xは 計量工程を実行中でないことを表す値 「 0」 にリセッ ト されるので、 計量工程開始直後の制御周期でのステップ S 1 における判別結果は否定となる。 次のステップ S 2 において、 C P U 1 0 2は、 第 1番目の計量段を実行中 であることを表すために指標 i を値 「 1」 に設定すると 共に計量工程を実行中であることを表すために第 1のフ ラグ F Xを値 「 1 J に設定した後、 第 2のフラグ F cが 値 Γ 1 j であるか否かを判別する （ステップ S 3〉。 各 射出成形サイクルの計量工程終了時に第 2のフラグ F c は値 Γ 0 J にセッ ト されるので、 計量工程開始直後の制 御周期におけるステップ S 3での判別結果は否定になる《 この場合、 指標 i ( = 1 ) に対応する第 1 番目 （一般に は第 i 番目） の計量段における目標背圧を共有 RAM 1 1 1 から読出し （ステップ S 4 ) 、 第 2のフラグ F cを 現在スク リ ュ位置が上記特定スク リ ュ位置のいずれとも 合致しないことを表す値 「 1」 にセッ ト する （ステップ S 5 ) o
    [0028] 次いで、 PMC用 C P U 1 02は検出樹脂圧力を表す 圧力センサ 4の出力を A/D変換器 1 1 4を介して読取 り、 当該検出樹脂圧力とステップ S 4で読出した第 1番 目の計量段での目標背圧とを比較する （スチップ S 6 ) 。 計量中、 スク リ ュ回転に伴う樹脂の可塑化が進むにつれ て溶融樹脂圧力が増大し、 また、 スク リ ュ後退速度が小 さいほど即ち背圧が大きいほど樹脂圧力は大き く なる。 ステップ S 6において、 実際背圧を表す検出樹脂圧力が 目標背圧よ り小さいと判別した場合、 現在のオーバライ ド値 V (ここではオーバライ ド値の初期値） から所定変 化量 Xを減じてオーバライ ド値 Vをスク リ ュ後退速度減 少方向に更新する （スチップ S 7 )。 この結果、 ブログ ラム指定した指令モータ回転速度とオーバライ ド値との 積値に等しい目標モータ回転速度が減少し、 これに伴つ て、 N C用 C P U 1 0 1 からサーボ回路 1 0 5 aに分配 されるパルスの発生周波数が減少する。 結果と して、 射 出用サーボモー タ 2の回転速度ひいてはスク リ ュ 1 の後 退速度が減少し、 これにより、 実際背圧が増大する。
    [0029] 一方、 実際背圧を表す検出樹脂圧力が目標背圧よりも 大きいと判別した場合、 現在のオーバライ ド値 Vに所定 変化量 Xを加えてオーバライ ド値 Vをスク リュ後退速度 増大方向に更新する （ステップ S 8)。 結果として、 ス クリュ後退速度ひいては実際背圧が減少する。 また、 検 出樹脂圧力が目標背圧に等しいと判別した場合、 現在の ォーパライ ド値 Vを維持する。
    [0030] ステップ S 6での判別結果に応じてオーバライ ド値 V を更新しあるいは維持した後、 ？1^( 用0 1； 1 02は、 NC用 C P U 1 0 1によ り共有 RAM I 1 1の現在値レ ジスタに香き込まれた現在モータ回耘位置に基づいてス ク リュ 1 が計量工程終了位置に達したか否かを判別する (ステップ S 9 ) 。 ここではステップ S 9での判別結果 が否定であるので、 次のステップ S 1 0に移行してスク リュ 1 が第 1番目の計量段から第 2番目の計量段への移 行を行う第 1番目の背圧切換位置に到達したか否かを判 別する。 ここでは判別結果が否定になるので、 今回制御 周期での第 2図の背圧制御処理を終了する。
    [0031] 次の制御周期において、 上述の処理を実行する。 その 後、 スク リュ 1 が第 1番目の背圧切換位萤 （上述の特定 スクリュ位置の一つ） に到達すると、 PMC用 C P U 1 0 2は、 第 2のフラグ F cを現在スク リュ位置がいずれ か一つの特定スク リュ位 gに合致することを表す値 「 0 J にセッ ト すると共に指標 i に値 Γ 1」 を加える。 この結 果、 次の制御周期におけるステップ S 3での判別結果が 否定となるのでステップ に移行して第 2番目の計量 段での目標背圧が読出され、 実際背圧を表す検出樹脂圧 力が目標背圧になるようにオーバライ ド値 Vが上述の場 合と同様に必要に応じて増減される。 その後、 スク リュ 1 が計量工程終了位匿 （上述の特定スクリュ位匮の一つ） に到達したと判別すると （ステップ S 9 ) 、 P M C用 C P U 1 0 2は、 第 1 のフラグ F Xを計虽工程実行中でな いことを表す値 「 0 J にセッ トすると共に、 第 2のフラ グ F c を現在スク リュ位箧がいずれか一つの特定スク リ ュ位置に合致していることを表す値 Γ 0 J にセッ トする (ステップ S 1 2 )。 これにより、 計量工程および当該 工程実行に伴う第 2図の背圧制御処理を終了して、 今回 射出成形サイクルの次の工程に移行する。 その後、 各射 出成形サイクルにおいて上述の背圧制御処理を実行する。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . 計量工程においてスクリュを軸方向移動させるため のサーボモータをオーバライ ド値と数値制御プログラ ムで指定した回耘速度との積値に等しい目標回転速度 でスク リュ後退方向に回転させる工程 （ a ) と、 検出 した実際樹脂圧力が予め設定した目標背圧になるよう に、 前記工程 （ a ) で用いる前記オーバライ ド値を変 化させる工程 （ b ) とを備える電動式射出成形機の背 圧制御方法。
    2 . 前記工程 （ d ) において、 前記オーバライ ド値をそ の変化に伴って前記目標回転速度に不連続的変化が発 生しないような変化率で変化させる請求の範囲第 1項 記載の電動式射出成形機の背圧制御方法。
    3 . スク リュを軸方向移動させるためのサーボモータを 有する電動式射出成形機において、 目標背圧を設定す るための設定手段と、 前記射出成形機の計量工程にお いて、 オーバライ ド値と数値制御ブログラムで指定し た回転速度との積値に等しい目標回転速度で前記サー ボモータをスク リュ後退方向に回転させるためのモー タ駆動手段と、 実際樹脂圧力を検出するための圧力検 出手段と、 前記検出実際樹脂圧力と前記目標背圧とを 比較するための比較手段と、 前記比較手段による比較 結果に応じて前記オーバライ ド値を変化させるための 調整手段とを備えることを特徴とする電動式射出成形 機の背圧制御装匱。
    4. 前記調整手段は、 前記比較結果に応じて、 前記ォー バライ ド値をその変化に伴って前記目標回転速度に不 連続的変化が発生しないような変化率で変化させる請 求の範囲第 3項記載の電動式射出成形機の背圧制御裝 箧。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    EP0396770B1|1993-12-22|
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP63273205A|JP2544657B2|1988-10-31|1988-10-31|電動式射出成形機における背圧制御方法|
    JP63/273205||1988-10-31||DE1989611672| DE68911672T2|1988-10-31|1989-10-31|Regelung des gegendrucks für eine elektrische einspritzgiessmaschine.|
    KR90701390A| KR970002297B1|1988-10-31|1989-10-31|전동식 사출성형기의 배압제어방법 및 그의 장치|
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