電動射出成形機の射出速度制御方式
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電動射出成形機の制御方式に関し、特に射出速度、圧力の制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３を参照して、ボールネジ、ナットによりサーボモータの回転運動を直動運動に変換して溶融樹脂の充填を行う射出成形機について説明する。図３において、射出用のサーボモータ１の回転はボールネジ２に伝えられる。ボールネジ２の回転により前後進するナット３はプレッシャプレート４に固定され、プレッシャプレート４はフレーム（図示せず）に固定されたガイドバー５，６上を移動自在に取り付けられている。プレッシャプレート４の前後進運動は、ベアリング７、ロードセル８を介してスクリュ１０に伝えられる。
【０００３】射出シリンダ１１の中をスクリュ１０が前進することにより、計量工程により貯えられた溶融樹脂を金型内に充填し、加圧することにより成形がおこなわれる。この時樹脂を押す力がロードセル８により反力として検出され、ロードセルアンプ１２より増幅されてコントローラ１５に入力される。プレッシャプレート４には、スクリュ１０の移動量を検出するための位置検出器９が取り付けられており、この検出信号は増幅器１３により増幅されてコントローラ１５に入力される。コントローラ１５は、オペレータの設定に応じて各々の工程に応じた電流（トルク）指令をサーボ駆動系１４に出力し、サーボ駆動系１４ではサーボモータ１の駆動電流を制御してサーボモータ１の出力トルクを制御するようになっている。
【０００４】電動射出成形機におけるこれまでの射出速度、圧力の制御系、すなわち図３のサーボ駆動系１４の一例を図４、図５を参照して説明する。図４を参照して、射出用のサーボモータ１の回転は、ボールネジとナットとの組み合わせによる変換機構で直線運動に変換される。ナットの前後進運動はプレッシャプレートを介して成形機本体３０のスクリュに伝達される。
【０００５】サーボモータ１の制御系は、ＰＩＤ補償等の機能を有し速度指令値を増幅してサーボモータ１の出力トルク指令値を出力する速度アンプ３２、この速度アンプ３２の出力に応じてサーボモータ１を駆動するモータドライバ３３、サーボモータ１の速度を検出する速度検出器３４、速度アンプ３２の入力側で速度検出器３４の出力と速度指令値との減算を行うように設けられた減算器３５とを有して速度フィードバック制御系を構成している。なお、速度の検出は、速度検出器３４の代わりに速度オブザーバ等により行われることもある。これは、モータに供給する電流と電圧の値からモータ速度を判定できるからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図４のような制御系では、速度制御を行う場合に、樹脂の性質に起因した外乱負荷を受けた時には、これが速度検出器３４の検出結果に反映されて、図５（ａ）に示すように、減算器３５において速度指令値Ｖr と速度検出値Ｖf との間に、偏差が必要であった。図５（ｂ）はロードセルで検出される圧力の変化を示す。
【０００７】このような偏差は小さい方が望ましいことは言うまでもないが、これを小さくするために制御系のループゲイン、すなわち速度アンプ３２のゲインを大きくすると制御系全体が不安定となってしまう。
【０００８】このような問題点に鑑み、本発明の課題は、射出速度、圧力制御系における安定かつ高速応答性を実現することのできる電動射出成形機の射出速度制御方式を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、サーボモータによる駆動系を備えスクリュを前進させることにより溶融樹脂の充填を行い、前記サーボモータの速度制御系として、前記サーボモータの速度を検出する手段よりの速度検出値と速度指令値との偏差を速度アンプにより演算しサーボモータを駆動するモータドライバに供給し、該モータドライバで前記サーボモータを制御する速度フィードバック系を有する電動射出成形機において、前記スクリュの駆動系に樹脂圧力を検出するための圧力検出器を設け、この圧力検出器の検出信号を前記速度アンプと前記モータドライバとの間に設けた加算器により前記速度アンプよりの信号に加算し、前記モータドライバへの信号とすることを特徴とする電動射出成形機の射出速度制御方式が得られる。
【００１０】なお、前記圧力検出器よりの信号は、前記スクリュの前進と後退とによりそれぞれゲインを切り換えて加算されることが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１において、図３と同じ部分には同一番号を付している。本発明においては、成形機本体３０のスクリュの駆動系、例えばプレッシャプレートとスクリュとの間の駆動力伝達部にロードセルによる圧力検出器２１を設ける。この圧力検出器２１は、スクリュにより溶融樹脂を金型内に充填、加圧する際の射出圧力を検出する。圧力検出器２１の検出信号はアンプ２２で増幅され、速度アンプ３２とモータドライバ３３との間に設けられた加算器２３に入力される。加算器２３は、速度アンプ３２の出力とアンプ２２の出力とを加算してモータドライバ３３に供給する。
【００１２】このようにして、速度アンプ３２の出力であるサーボモータ１の出力トルク指令値にアンプ２２の出力を加算してモータドライバ３３に与える。
【００１３】このように、検出圧力値を用いてモータドライバ３３に対するトルク指令値を補正することにより、樹脂の外乱負荷を受けた場合でも、図２（ａ）に示すように、速度指令値Ｖr と速度検出値Ｖf との間の偏差無しで安定かつ高速応答性を実現することができる。図２（ｂ）はロードセルで検出される圧力をボールネジ軸推力換算で示す。
【００１４】なお、圧力検出器２１よりの信号は、スクリュの前進と後退とによりそれぞれアンプ２２のゲインを切り換えて加算されることが望ましい。すなわち、スクリュの前進、つまり圧力を上げる場合にはアンプ２２のゲインをＧ１とし、スクリュの後退、つまり圧力を下げる場合にはアンプ２２のゲインをＧ２（但し、Ｇ１＞Ｇ２）とする。これらのゲインは、射出装置における駆動力伝達機構の伝達効率により決まる。
【００１５】
【発明の効果】以上のように、サーボモータの速度を検出して速度フィードバック制御を行う制御系に、樹脂圧を検出してモータドライバ３３に対するトルク指令値を補正することにより、樹脂の外乱負荷を受けた場合でも、速度指令値Ｖr と速度検出値Ｖf との間の偏差無しで安定かつ高速応答性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による射出速度、圧力制御系のブロック図である。
【図２】図２（ａ）は図１の制御系における速度指令値と速度検出値との時間変化を示した特性図、図２（ｂ）は検出圧力の変化を換算値で示した特性図である。
【図３】射出装置の概略構成を説明するための図である。
【図４】従来の射出速度、圧力制御系のブロック図である。
【図５】図５（ａ）は図４の制御系における速度指令値と速度検出値との時間変化を示した特性図、図５（ｂ）は検出圧力の変化を示した特性図である。
【符号の説明】
１ サーボモータ
２１ 圧力検出器
２３ 加算器
３２ 速度アンプ
３４ 速度検出器
３５ 減算器
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電動射出成形機の制御方式に関し、特に射出速度、圧力の制御方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３を参照して、ボールネジ、ナットによりサーボモータの回転運動を直動運動に変換して溶融樹脂の充填を行う射出成形機について説明する。図３において、射出用のサーボモータ１の回転はボールネジ２に伝えられる。ボールネジ２の回転により前後進するナット３はプレッシャプレート４に固定され、プレッシャプレート４はフレーム（図示せず）に固定されたガイドバー５，６上を移動自在に取り付けられている。プレッシャプレート４の前後進運動は、ベアリング７、ロードセル８を介してスクリュ１０に伝えられる。
【０００３】射出シリンダ１１の中をスクリュ１０が前進することにより、計量工程により貯えられた溶融樹脂を金型内に充填し、加圧することにより成形がおこなわれる。この時樹脂を押す力がロードセル８により反力として検出され、ロードセルアンプ１２より増幅されてコントローラ１５に入力される。プレッシャプレート４には、スクリュ１０の移動量を検出するための位置検出器９が取り付けられており、この検出信号は増幅器１３により増幅されてコントローラ１５に入力される。コントローラ１５は、オペレータの設定に応じて各々の工程に応じた電流（トルク）指令をサーボ駆動系１４に出力し、サーボ駆動系１４ではサーボモータ１の駆動電流を制御してサーボモータ１の出力トルクを制御するようになっている。
【０００４】電動射出成形機におけるこれまでの射出速度、圧力の制御系、すなわち図３のサーボ駆動系１４の一例を図４、図５を参照して説明する。図４を参照して、射出用のサーボモータ１の回転は、ボールネジとナットとの組み合わせによる変換機構で直線運動に変換される。ナットの前後進運動はプレッシャプレートを介して成形機本体３０のスクリュに伝達される。
【０００５】サーボモータ１の制御系は、ＰＩＤ補償等の機能を有し速度指令値を増幅してサーボモータ１の出力トルク指令値を出力する速度アンプ３２、この速度アンプ３２の出力に応じてサーボモータ１を駆動するモータドライバ３３、サーボモータ１の速度を検出する速度検出器３４、速度アンプ３２の入力側で速度検出器３４の出力と速度指令値との減算を行うように設けられた減算器３５とを有して速度フィードバック制御系を構成している。なお、速度の検出は、速度検出器３４の代わりに速度オブザーバ等により行われることもある。これは、モータに供給する電流と電圧の値からモータ速度を判定できるからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図４のような制御系では、速度制御を行う場合に、樹脂の性質に起因した外乱負荷を受けた時には、これが速度検出器３４の検出結果に反映されて、図５（ａ）に示すように、減算器３５において速度指令値Ｖr と速度検出値Ｖf との間に、偏差が必要であった。図５（ｂ）はロードセルで検出される圧力の変化を示す。
【０００７】このような偏差は小さい方が望ましいことは言うまでもないが、これを小さくするために制御系のループゲイン、すなわち速度アンプ３２のゲインを大きくすると制御系全体が不安定となってしまう。
【０００８】このような問題点に鑑み、本発明の課題は、射出速度、圧力制御系における安定かつ高速応答性を実現することのできる電動射出成形機の射出速度制御方式を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、サーボモータによる駆動系を備えスクリュを前進させることにより溶融樹脂の充填を行い、前記サーボモータの速度制御系として、前記サーボモータの速度を検出する手段よりの速度検出値と速度指令値との偏差を速度アンプにより演算しサーボモータを駆動するモータドライバに供給し、該モータドライバで前記サーボモータを制御する速度フィードバック系を有する電動射出成形機において、前記スクリュの駆動系に樹脂圧力を検出するための圧力検出器を設け、この圧力検出器の検出信号を前記速度アンプと前記モータドライバとの間に設けた加算器により前記速度アンプよりの信号に加算し、前記モータドライバへの信号とすることを特徴とする電動射出成形機の射出速度制御方式が得られる。
【００１０】なお、前記圧力検出器よりの信号は、前記スクリュの前進と後退とによりそれぞれゲインを切り換えて加算されることが望ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１において、図３と同じ部分には同一番号を付している。本発明においては、成形機本体３０のスクリュの駆動系、例えばプレッシャプレートとスクリュとの間の駆動力伝達部にロードセルによる圧力検出器２１を設ける。この圧力検出器２１は、スクリュにより溶融樹脂を金型内に充填、加圧する際の射出圧力を検出する。圧力検出器２１の検出信号はアンプ２２で増幅され、速度アンプ３２とモータドライバ３３との間に設けられた加算器２３に入力される。加算器２３は、速度アンプ３２の出力とアンプ２２の出力とを加算してモータドライバ３３に供給する。
【００１２】このようにして、速度アンプ３２の出力であるサーボモータ１の出力トルク指令値にアンプ２２の出力を加算してモータドライバ３３に与える。
【００１３】このように、検出圧力値を用いてモータドライバ３３に対するトルク指令値を補正することにより、樹脂の外乱負荷を受けた場合でも、図２（ａ）に示すように、速度指令値Ｖr と速度検出値Ｖf との間の偏差無しで安定かつ高速応答性を実現することができる。図２（ｂ）はロードセルで検出される圧力をボールネジ軸推力換算で示す。
【００１４】なお、圧力検出器２１よりの信号は、スクリュの前進と後退とによりそれぞれアンプ２２のゲインを切り換えて加算されることが望ましい。すなわち、スクリュの前進、つまり圧力を上げる場合にはアンプ２２のゲインをＧ１とし、スクリュの後退、つまり圧力を下げる場合にはアンプ２２のゲインをＧ２（但し、Ｇ１＞Ｇ２）とする。これらのゲインは、射出装置における駆動力伝達機構の伝達効率により決まる。
【００１５】
【発明の効果】以上のように、サーボモータの速度を検出して速度フィードバック制御を行う制御系に、樹脂圧を検出してモータドライバ３３に対するトルク指令値を補正することにより、樹脂の外乱負荷を受けた場合でも、速度指令値Ｖr と速度検出値Ｖf との間の偏差無しで安定かつ高速応答性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による射出速度、圧力制御系のブロック図である。
【図２】図２（ａ）は図１の制御系における速度指令値と速度検出値との時間変化を示した特性図、図２（ｂ）は検出圧力の変化を換算値で示した特性図である。
【図３】射出装置の概略構成を説明するための図である。
【図４】従来の射出速度、圧力制御系のブロック図である。
【図５】図５（ａ）は図４の制御系における速度指令値と速度検出値との時間変化を示した特性図、図５（ｂ）は検出圧力の変化を示した特性図である。
【符号の説明】
１ サーボモータ
２１ 圧力検出器
２３ 加算器
３２ 速度アンプ
３４ 速度検出器
３５ 減算器
【特許請求の範囲】
【請求項１】 サーボモータによる駆動系を備えスクリュを前進させることにより溶融樹脂の充填を行い、前記サーボモータの速度制御系として、前記サーボモータの速度を検出する手段よりの速度検出値と速度指令値との偏差を速度アンプにより演算しサーボモータを駆動するモータドライバに供給し、該モータドライバで前記サーボモータを制御する速度フィードバック系を有する電動射出成形機において、前記スクリュの駆動系に樹脂圧力を検出するための圧力検出器を設け、この圧力検出器の検出信号を前記速度アンプと前記モータドライバとの間に設けた加算器により前記速度アンプよりの信号に加算し、前記モータドライバへの信号とすることを特徴とする電動射出成形機の射出速度制御方式。
【請求項２】 前記圧力検出器よりの信号は、前記スクリュの前進と後退とによりそれぞれゲインを切り換えて加算されることを特徴とする請求項１記載の電動射出成形機の射出速度制御方式。
【請求項１】 サーボモータによる駆動系を備えスクリュを前進させることにより溶融樹脂の充填を行い、前記サーボモータの速度制御系として、前記サーボモータの速度を検出する手段よりの速度検出値と速度指令値との偏差を速度アンプにより演算しサーボモータを駆動するモータドライバに供給し、該モータドライバで前記サーボモータを制御する速度フィードバック系を有する電動射出成形機において、前記スクリュの駆動系に樹脂圧力を検出するための圧力検出器を設け、この圧力検出器の検出信号を前記速度アンプと前記モータドライバとの間に設けた加算器により前記速度アンプよりの信号に加算し、前記モータドライバへの信号とすることを特徴とする電動射出成形機の射出速度制御方式。
【請求項２】 前記圧力検出器よりの信号は、前記スクリュの前進と後退とによりそれぞれゲインを切り換えて加算されることを特徴とする請求項１記載の電動射出成形機の射出速度制御方式。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【特許番号】特許第３０２３５３９号（Ｐ３０２３５３９）
【登録日】平成１２年１月２１日（２０００．１．２１）
【発行日】平成１２年３月２１日（２０００．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平８−６９６８０
【出願日】平成８年３月２６日（１９９６．３．２６）
【公開番号】特開平９−２５４２０７
【公開日】平成９年９月３０日（１９９７．９．３０）
【審査請求日】平成９年１１月２５日（１９９７．１１．２５）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【参考文献】
【文献】特開 平３−４３２２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平７−３０８９４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平６−２８５９３８（ＪＰ，Ａ）
【登録日】平成１２年１月２１日（２０００．１．２１）
【発行日】平成１２年３月２１日（２０００．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成８年３月２６日（１９９６．３．２６）
【公開番号】特開平９−２５４２０７
【公開日】平成９年９月３０日（１９９７．９．３０）
【審査請求日】平成９年１１月２５日（１９９７．１１．２５）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【参考文献】
【文献】特開 平３−４３２２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平７−３０８９４６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開 平６−２８５９３８（ＪＰ，Ａ）
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