JP2007118406A - Control method of injection molding machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スクリュに背圧を付与しつつスクリュを回転させて計量を行うとともに、スクリュが予め設定したスクリュ回転停止位置まで後退したならスクリュの回転を停止させる射出成形機の制御方法に関する。 The present invention relates to a method of controlling an injection molding machine that performs measurement by rotating a screw while applying a back pressure to the screw, and stopping the rotation of the screw when the screw is retracted to a preset screw rotation stop position.
一般に、射出成形機の成形サイクルは、計量工程と射出工程を有し、計量工程では、スクリュを回転させて計量を行うとともに、スクリュが予め設定したスクリュ回転停止位置まで後退したなら計量を終了させる計量制御が行われる。ところで、計量工程では、速度制御,圧力制御及び位置制御等の各種制御が行われるが、計量工程における一連の制御に対する制御精度を高めることは、均一の成形品質量を確保して高品質の成形品を得る上で極めて重要となり、従来より各種の制御方法が提案されている。 In general, the molding cycle of an injection molding machine has a metering step and an injection step. In the metering step, the screw is rotated to perform metering, and the metering is terminated when the screw is retracted to a preset screw rotation stop position. Weighing control is performed. By the way, various controls such as speed control, pressure control, and position control are performed in the weighing process, but increasing the control accuracy for a series of controls in the weighing process ensures a uniform molding quality amount and high quality molding. Various control methods have been proposed in the past, which is extremely important in obtaining products.
例えば、特公平6−61800号公報には、予め設定されたスクリュ回転数でスクリュを回転させながら後退させ、スクリュを予め設定された計量完了位置で停止させる制御方法であって、スクリュ位置検出手段で検出されたスクリュ位置とスクリュ速度検出手段で検出されたスクリュ後退速度を受け、予め定められた演算式によってスクリュを計量完了位置で停止させるようなスクリュ回転数を演算し、演算されたスクリュ回転数を回転駆動指令として送出するようにした射出成形機の制御方法(計量制御装置)が開示されている。また、特開2004−154988号公報には、設定計量完了位置近傍の設定スクリュ位置までスクリュが後退した後、設定計量完了位置と現在のスクリュ後退位置との位置偏差に比例するスクリュ回転速度を求め、このスクリュ回転速度に、設定樹脂圧力と現在の検出樹脂圧力との圧力偏差に基づいてスクリュ回転速度の補正を行って、スクリュ回転速度指令としてスクリュ回転速度を制御するようにした射出成形機の制御方法(計量方法)が開示されている。
しかし、上述した従来の射出成形機の制御方法は、次のような問題点があった。 However, the above-described conventional injection molding machine control method has the following problems.
まず、特許文献1のように、スクリュ位置とスクリュ後退速度を検出し、スクリュを計量完了位置で停止させるスクリュ回転数を演算するとともに、演算したスクリュ回転数を回転駆動指令とする制御方法を採用した場合、計量完了位置付近におけるスクリュの回転速度が限りなくゼロに近くなり、スクリュが計量完了位置に達するまでにかなりの時間を要する。このため、スクリュ位置の制御精度を高めるには有利になるものの、サイクル時間の短縮化を図れないため、高速成形を実現する上で極めて不利になるとともに、成形効率及び量産性を高めるにも限界を生じる。 First, as in Patent Document 1, a screw position and a screw retraction speed are detected, a screw rotation number for stopping the screw at a measurement completion position is calculated, and a control method using the calculated screw rotation number as a rotation drive command is adopted. In such a case, the rotational speed of the screw near the measurement completion position becomes almost zero, and it takes a considerable time for the screw to reach the measurement completion position. For this reason, although it is advantageous for improving the control accuracy of the screw position, the cycle time cannot be shortened, which is extremely disadvantageous in realizing high-speed molding, and it is also limited to increase molding efficiency and mass productivity. Produce.
また、特許文献2のように、設定計量完了位置近傍の設定スクリュ位置までスクリュを後退させた後、設定計量完了位置と現在のスクリュ後退位置の位置偏差に比例するスクリュ回転速度を求めるとともに、設定樹脂圧力と現在の検出樹脂圧力との圧力偏差により補正してスクリュ回転速度指令とする制御方法を採用した場合、設定計量完了位置近傍の制御が位置制御のみとなり、制御対象が固定される。このため、スクリュ位置の制御精度を高めるには有利になるものの、背圧制御はスクリュ回転速度を調整して行う必要があるなど、制御の複雑化を招くとともに、僅かな距離区間で背圧制御を実現する上での応答性及び安定性を確保することが困難となる。
Further, as in
さらに、計量制御においては、計量完了時(計量終了時)にスクリュの回転と後退の双方を適確に停止させることが樹脂密度を均一化して高度の計量精度を確保するために要求されるが、特許文献1及び2の場合、スクリュの回転と後退の双方を適確に停止させることについては何ら考慮されておらず、特に高度の計量精度が要求される近時における厚さの薄い光ディスク等の成形に対して十分に対応できない。
Furthermore, in weighing control, it is required to stop both the rotation and retraction of the screw properly at the time of completion of weighing (at the end of weighing) in order to equalize the resin density and ensure high weighing accuracy. In the case of
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した射出成形機の制御方法の提供を目的とするものである。 An object of the present invention is to provide a method for controlling an injection molding machine that solves the problems existing in the background art.
本発明は、上述した課題を解決するため、スクリュ2に背圧Pdを付与しつつスクリュ2を回転させて計量を行うとともに、スクリュ2が予め設定したスクリュ回転停止位置Xeまで後退したならスクリュ2の回転を停止させる射出成形機Mの制御方法において、予め、スクリュ回転停止位置Xeに所定距離Lsを付加した停止目標位置Xes及びスクリュ2を回転させる回転速度パターンArを設定するとともに、計量時に、所定時間Ts間隔毎にスクリュ位置Xを検出し、検出したスクリュ位置Xから停止目標位置Xesでスクリュ2の回転を停止させる残りの回転速度パターンArを演算により予測するとともに、予測した回転速度パターンArによりスクリュ2を回転制御し、スクリュ2がスクリュ回転停止位置Xeに達したならスクリュ2に対する回転停止制御を行い、かつスクリュ2の後退速度が予め設定した所定速度Vdsになったならスクリュ2に対する後退停止制御を行うことを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, the present invention performs measurement by rotating the
この場合、発明の好適な態様により、回転速度パターンArには、少なくとも、スクリュ2の回転速度が一定となる定速区間Arcとこの定速区間Arcの終端から所定の減速率により減速する減速区間Arsを含ませることができる。一方、本発明に係る制御方法では、予め、スクリュ2が後退する仮想の後退速度パターンAbを設定するとともに、計量時に、所定時間Ts間隔毎にスクリュ2の後退速度Vdを検出し、検出した後退速度Vdから残りの後退速度パターンAbを演算により予測するとともに、後退速度に対するリミット値VL(VLa…)を設定し、かつ予測時における背圧制御を行う圧力制御量Dp又はスクリュ回転停止位置Xeに対して位置制御を行う位置制御量Dxのいずれか小さい制御量Dp又はDxを選択してスクリュ2を後退制御することができる。この際、リミット値VL(VLa…)は、予測した残りの後退速度パターンAbの最大値に基づいて設定することができる。また、後退速度パターンAbには、少なくとも、スクリュ2の後退速度が一定となる定速区間Abcとこの定速区間Abcの終端から所定の減速率により減速する減速区間Absを含ませることができ、この定速区間Abcにおけるスクリュ2の後退速度は、実際のスクリュ2の後退速度Vdよりも大きく設定する。なお、所定速度Vdsは、0.01〜0.1〔mm/s〕の範囲に設定することができる。他方、回転停止制御によりスクリュ2の回転が停止したスクリュ位置(第一停止位置X1)と後退停止制御によりスクリュ2の後退が停止したスクリュ位置(第二停止位置X2)を検出するとともに、第一停止位置X1と第二停止位置X2の偏差Xaを求め、この偏差Xaにより射出工程の成形条件、具体的には、射出速度の設定切換位置,射出圧力の設定切換位置,射出完了位置の少なくとも一つを補正することができる。また、この偏差Xaはディスプレイ3に表示することもできる。さらに、スクリュ2に対する後退停止制御によりスクリュ2の後退が停止した後に、サックバック処理を行うことができる。
In this case, according to a preferred aspect of the invention, the rotational speed pattern Ar includes at least a constant speed section Arc in which the rotational speed of the
このような手法による本発明に係る射出成形機Mの制御方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。 According to the control method of the injection molding machine M according to the present invention by such a method, the following remarkable effects are obtained.
(1) 計量終了時に、スクリュ2の回転及び後退の双方を適確に停止させることができるため、樹脂密度が均一化された高度の計量精度を確保できる。この結果、近時において特に高度の計量精度が要求される厚さの薄い光ディスク等の成形にも十分に対応することができる。
(1) Since both the rotation and retraction of the
(2) スクリュ回転停止位置Xeに所定距離Lsを付加した停止目標位置Xes及びスクリュ2を回転させる回転速度パターンArを設定するとともに、所定時間Ts間隔毎にスクリュ位置Xを検出し、検出したスクリュ位置Xから停止目標位置Xesでスクリュ2の回転を停止させる残りの回転速度パターンArを演算により予測するとともに、予測した回転速度パターンArによりスクリュ2を回転制御し、スクリュ2がスクリュ回転停止位置Xeに達したならスクリュ2に対する回転停止制御を行うため、スクリュ回転停止位置Xeの制御精度を高めつつサイクル時間の短縮化が可能となり、高い成形品質を維持しつつ成形効率及び量産性の向上、さらには高速成形を実現できる。
(2) A stop target position Xes obtained by adding a predetermined distance Ls to the screw rotation stop position Xe and a rotation speed pattern Ar for rotating the
(3) 好適な態様により、回転速度パターンArに、少なくとも、スクリュ2の回転速度が一定となる定速区間Arcとこの定速区間Arcの終端から所定の減速率により減速する減速区間Arsを含ませれば、スクリュ2に対する回転制御を確実かつ安定に実施できる。
(3) According to a preferred embodiment, the rotational speed pattern Ar includes at least a constant speed section Arc in which the rotational speed of the
(4) 好適な態様により、スクリュ2が後退する仮想の後退速度パターンAbを設定するとともに、所定時間Ts間隔毎にスクリュ2の後退速度Vdを検出し、検出した後退速度Vdから残りの後退速度パターンAbを演算により予測するとともに、後退速度に対するリミット値VL(VLa…)を設定し、かつ予測時における背圧制御を行う圧力制御量Dp又はスクリュ回転停止位置Xeに対して位置制御を行う位置制御量Dxのいずれか小さい制御量Dp又はDxを選択してスクリュ2を後退制御すれば、スクリュ2に対する回転停止制御に関係して後退を停止させる制御の応答性及び安定性を高めることができるとともに、僅かな距離区間での確実かつ正確な背圧制御を実現することができる。
(4) According to a preferred embodiment, a virtual reverse speed pattern Ab in which the
(5) 好適な態様により、後退速度パターンAbに、少なくとも、スクリュ2の後退速度が一定となる定速区間Abcとこの定速区間Abcの終端から所定の減速率により減速する減速区間Absを含ませるとともに、定速区間Abcにおけるスクリュ2の後退速度を、実際のスクリュ2の後退速度Vdよりも大きく設定すれば、スクリュ2に対する後退制御を確実かつ安定に実施できる。
(5) According to a preferred embodiment, the reverse speed pattern Ab includes at least a constant speed section Abc in which the reverse speed of the
(6) 好適な態様により、リミット値VL(VLa…)を、予測した残りの後退速度パターンAbの最大値に基づいて設定すれば、スクリュ2に対する後退制御を容易かつ確実に実施できる。
(6) If the limit value VL (VLa...) Is set based on the predicted maximum value of the remaining reverse speed pattern Ab, the reverse control for the
(7) 好適な態様により、所定速度Vdsを、0.01〜0.1〔mm/s〕の範囲に設定すれば、樹脂密度の均一性を十分に確保しつつスクリュ2の後退を停止させる制御を確実かつ安定に行うことができる。
(7) If the predetermined speed Vds is set within a range of 0.01 to 0.1 [mm / s] according to a preferred embodiment, the backward movement of the
(8) 好適な態様により、第一停止位置X1と第二停止位置X2を検出するとともに、第一停止位置X1と第二停止位置X2の偏差Xaを求め、この偏差Xaにより射出工程の成形条件、具体的には、射出速度の設定切換位置,射出圧力の設定切換位置,射出完了位置の少なくとも一つを補正するようにすれば、スクリュ2の停止位置のバラツキを射出工程の成形条件に反映して成形品質をより高めることができる。
(8) According to a preferred embodiment, the first stop position X1 and the second stop position X2 are detected, and a deviation Xa between the first stop position X1 and the second stop position X2 is obtained. Specifically, if at least one of the injection speed setting switching position, the injection pressure setting switching position, and the injection completion position is corrected, the variation in the stop position of the
(9) 好適な態様により、偏差Xaをディスプレイ3に表示すれば、オペレータは、偏差Xaを容易に把握することができるため、成形品質への影響度合等を判断し、成形条件や制御条件を変更するなど、適切に対処することができる。
(9) If the deviation Xa is displayed on the
(10) 好適な態様により、スクリュ2に対する後退停止制御によりスクリュ2の後退が停止した後に、サックバック処理を行えば、計量精度を高度に確保した状態で射出工程に移行させることができるため、サックバック処理に基づく射出工程でのバラツキ(成形品のバラツキ)を排除することができる。
(10) According to a preferred embodiment, if the suckback process is performed after the backward movement of the
次に、本発明に係る最良の実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。 Next, the best embodiment according to the present invention will be given and described in detail with reference to the drawings.
まず、本実施形態に係る制御方法を実施できる射出成形機Mの構成について、図3及び図4を参照して説明する。 First, the configuration of an injection molding machine M that can implement the control method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
図3に示す射出成形機Mは、型締装置を除いた射出装置Miのみを示す。射出装置Miは、離間した射出台11と駆動台12を備え、この射出台11の前面により加熱筒13の後端が支持される。加熱筒13は、前端に射出ノズル14を、また、後部に当該加熱筒13の内部に成形材料を供給するホッパ15をそれぞれ備えるとともに、加熱筒13の内部にはスクリュ2を挿通させる。
The injection molding machine M shown in FIG. 3 shows only the injection device Mi excluding the mold clamping device. The injection device Mi includes an injection table 11 and a drive table 12 that are separated from each other, and the rear end of the
一方、射出台11と駆動台12間には四本のタイバー16…を架設し、このタイバー16…に、スライドブロック17をスライド自在に装填する。スライドブロック17の前端には、被動輪18を一体に有するロータリブロック19を回動自在に支持し、このロータリブロック19の中央にスクリュ2の後端を結合する。また、スライドブロック17の側面には、スクリュ回転用サーボモータ(電動モータ)20を取付け、このサーボモータ20の回転シャフトに固定した駆動輪21は、回転伝達機構22を介して被動輪18に接続する。この回転伝達機構22は、伝達ギアを用いたギア式伝達機構であってもよいし、タイミングベルトを用いたベルト式伝達機構であってもよい。さらに、サーボモータ20には、このサーボモータ20の回転速度(回転数)を検出するロータリエンコーダ23を付設する。
On the other hand, four
他方、スライドブロック17の後部には、ナット部25を同軸上一体に設けるとともに、駆動台12に回動自在に支持されたボールねじ部26の前側をナット部25に螺合させることにより、ボールねじ機構24を構成する。また、駆動台12から後方に突出したボールねじ部26の後端には、被動輪27を取付けるとともに、駆動台12に取付けた支持盤12sには、スクリュ進退用のサーボモータ(電動モータ)28を取付け、このサーボモータ28の回転シャフトに固定した駆動輪29は、回転伝達機構30を介して被動輪27に接続する。この回転伝達機構30は、伝達ギアを用いたギア式伝達機構であってもよいし、タイミングベルトを利用したベルト式伝達機構であってもよい。さらに、サーボモータ28には、このサーボモータ28の回転速度(回転数)を検出するロータリエンコーダ31を付設する。
On the other hand, a
また、図3において、32は射出成形機Mに備えるコントローラであり、格納した制御プログラム32pにより本実施形態に係る制御方法における一連の制御(シーケンス制御)及び演算等を実行することができる。一方、コントローラ32には、上述したサーボモータ20,28及びロータリエンコーダ23,31をそれぞれ接続するとともに、ロータリブロック19とスライドブロック17間に介在させた圧力センサ(ロードセル)33を接続する。この圧力センサ33によりスクリュ2に対する背圧Pdを検出することができる。さらに、コントローラ32にはディスプレイ3を接続する。
Further, in FIG. 3,
図4は、コントローラ32における主要機能部のブロック系統図である。同図において、41はスクリュ回転側における速度フィードバック制御系であり、偏差演算部42,速度補償部43及び速度変換部44を備え、速度補償部43の出力は、スクリュ回転用サーボモータ20に付与される。また、偏差演算部42の一方の入力部(非反転入力部)には、コントローラ本体32mから、スクリュ2を回転させる回転速度の指令値、具体的には、後述する回転速度パターンArに基づく回転速度の指令値が付与されるとともに、偏差演算部42の他方の入力部(反転入力部)には、速度変換部44からスクリュ2の回転速度の検出値が付与される。この速度変換部44の入力側には、サーボモータ20に付設したロータリエンコーダ23から得られるスクリュ2の回転位置の検出値が付与され、この回転位置の検出値が速度変換部44により回転速度の検出値に変換される。この回転速度の検出値は、コントローラ本体32mにも付与される。
FIG. 4 is a block system diagram of main functional units in the
一方、45はスクリュ進退側におけるフィードバック制御系であり、45xは位置フィードバック制御系、45pは圧力フィードバック制御系を示す。位置フィードバック制御系45xは、偏差演算部46及び位置補償部47を備え、位置補償部47の出力(後述する位置制御量Dx)は、制御量選択部48に付与される。また、偏差演算部46の一方の入力部(非反転入力部)には、コントローラ本体32mから、予め設定したスクリュ回転停止位置Xeが指令値として付与されるとともに、偏差演算部46の他方の入力部(反転入力部)には、スクリュ進退用サーボモータ28に付設したロータリエンコーダ31から得られるスクリュ位置X(検出値)が付与される。このスクリュ位置Xは、コントローラ本体32mにも付与される。他方、圧力フィードバック制御系45pは、偏差演算部49及び圧力補償部50を備え、圧力補償部50の出力(後述する圧力制御量Dp)は、制御量選択部48に付与される。また、偏差演算部49の一方の入力部(非反転入力部)には、コントローラ本体32mから、指令値となる背圧Psが付与されるとともに、偏差演算部49の他方の入力部(反転入力部)には、圧力センサ33から得られる検出値(背圧Pd)が付与される。この背圧Pdは、コントローラ本体32mにも付与される。
On the other hand, 45 is a feedback control system on the screw advance / retreat side, 45x is a position feedback control system, and 45p is a pressure feedback control system. The position
次に、このような射出成形機Mを用いた本実施形態に係る制御方法について、図3〜図9を参照しつつ図1及び図2に示すフローチャートに従って説明する。 Next, a control method according to the present embodiment using such an injection molding machine M will be described according to the flowcharts shown in FIGS. 1 and 2 with reference to FIGS.
計量工程では、スクリュ回転用サーボモータ20の作動制御とスクリュ進退用サーボモータ28の作動制御がそれぞれ関連しつつ同時に行われる(ステップSR,SB)。
In the measuring step, the operation control of the
最初に、スクリュ回転用サーボモータ20の作動制御を中心とした制御方法について、図5及び図6を参照しつつ図2に示すフローチャートに従って説明する。なお、図5は、横軸を時間とした回転速度パターンArを表し、図6は、横軸をスクリュ位置とした回転速度パターンArを表したものである。
First, a control method centering on the operation control of the
まず、予め、スクリュ回転停止位置Xeに所定距離Lsを付加した停止目標位置Xes及びスクリュ2を回転させる回転速度パターンArを設定する(ステップSR1)。この場合、所定距離Lsは、例えば、0.01〜0.05〔mm〕程度の僅かな距離を任意に選択できる。また、回転速度パターンArは、図5及び図6に示すように、スクリュ2の回転速度を所定の加速率(加速係数)により加速させる加速区間Ara,この加速区間Araの終端から回転速度が一定となる定速区間Arc及びこの定速区間Arcの終端から所定の減速率により減速する減速区間Arsにより設定する。このように、回転速度パターンArに、少なくとも、定速区間Arcと減速区間Arsを含ませることにより、スクリュ2に対する回転制御を確実かつ安定に実施できる。
First, a stop target position Xes obtained by adding a predetermined distance Ls to the screw rotation stop position Xe and a rotation speed pattern Ar for rotating the
一方、計量時には、コントローラ本体32mから、設定した回転速度パターンArに基づいてスクリュ2を回転させる回転速度の指令値が偏差演算部42に付与され、スクリュ回転用サーボモータ20が作動制御(速度制御)される(ステップSR2)。この場合、偏差演算部42により、速度変換部44から付与されるスクリュ2の回転速度(検出値)とコントローラ本体32mから付与される回転速度(指令値)の速度偏差が求められるとともに、この速度偏差は速度補償部43に付与され、速度補償された後、サーボモータ20に付与される。これにより、スクリュ2の回転速度(検出値)が指令値に一致するようにスクリュ2の回転速度に対するフィードバック制御が行われる。
On the other hand, at the time of measurement, a command value for the rotational speed for rotating the
また、サーボモータ20の作動中は、所定時間Ts間隔(例えば、50〜200〔μs〕間隔)毎に、スクリュ2の位置(スクリュ位置X)がロータリエンコーダ31により得られる(ステップSR3)。コントローラ本体32mでは、所定時間Ts間隔毎に検出したスクリュ位置Xから停止目標位置Xesでスクリュ2の回転を停止させる残りの回転速度パターンArを演算により予測する(ステップSR4)。この場合、実際のスクリュ位置Xの検出により、既に計量した樹脂量を知ることができるとともに、計量した樹脂量から残りの計量すべき樹脂量を演算できるため、この残りの樹脂量から停止目標位置Xesで停止させる回転速度パターンArを予測する。そして、予測後は、予測した回転速度パターンArによりスクリュ2を回転制御する。さらに、回転速度パターンArの予測により、図5及び図6に示す停止目標位置Xes及び減速開始点tcが、予測時毎に特定されるため、スクリュ2が図5に示す減速開始点tcに到達したなら減速(減速区間Ars)を開始するとともに(ステップSR5,SR6)、スクリュ2がスクリュ回転停止位置Xeに達したならスクリュ2の回転を停止、即ち、サーボモータ20の回転を停止制御し、サーボロックを行う(ステップSR7,SR8)。
Further, during the operation of the
ところで、スクリュ回転停止位置Xeにおける予測した回転速度パターンArの回転速度は、図5及び図6に示すように、ゼロではなく、Veの大きさとなるが、スクリュ回転停止位置Xeに達した時点ではスクリュ回転停止指令を出力してスクリュ2の回転を強制停止させる制御を行う。このときの回転速度Veの大きさは、前述した所定距離Lsの選定により可変できるため、所定距離Lsの長さを選定することにより、スクリュ回転停止位置Xeに達する時間が短縮され、かつスクリュ回転停止指令の出力によりスクリュ2の回転が速やかに停止する最適な回転速度Veの大きさを設定すればよい。したがって、図6に示すように、予測した回転速度パターンArの減速区間Arsにおける回転速度Vrsは、停止目標位置Xesにおいてゼロとなるが、実際の回転速度Vrdは、仮想線で示すように、スクリュ回転停止位置Xeにおいてゼロとなる。
By the way, the rotational speed of the predicted rotational speed pattern Ar at the screw rotation stop position Xe is not zero but the magnitude of Ve as shown in FIGS. 5 and 6, but when the screw rotation stop position Xe is reached. A control for forcibly stopping the rotation of the
なお、実際の制御では、スクリュ位置Xに対してスクリュ2の回転速度を検出しているため、図6に示す波形に沿った制御を行っている。このため、例えば、成形材料のスクリュ2に対する食い込み状態が変化した場合、時間に対する減速区間Arsでは一定割合の減速率により減速することから、スクリュ回転停止位置Xeにおけるバラつきの原因となるが、スクリュ位置Xに対する減速区間Arsでは検出したスクリュ2の回転速度が異なるため、指令値を補正することにより、スクリュ2をスクリュ回転停止位置Xeで確実に停止させることができる。
In actual control, since the rotational speed of the
このように、スクリュ回転用サーボモータ20側の作動制御においては、スクリュ回転停止位置Xeに所定距離Lsを付加した停止目標位置Xes及びスクリュ2を回転させる回転速度パターンArを設定するとともに、所定時間Ts間隔毎にスクリュ位置Xを検出し、検出したスクリュ位置Xから停止目標位置Xesでスクリュ2の回転を停止させる残りの回転速度パターンArを演算により予測するとともに、予測した回転速度パターンArによりスクリュ2を回転制御し、スクリュ2がスクリュ回転停止位置Xeに達したならスクリュ2の回転を停止制御するようにしたため、スクリュ回転停止位置Xeの制御精度を高めつつサイクル時間の短縮化が可能となり、高い成形品質を維持しつつ成形効率及び量産性の向上、さらには高速成形を実現できる。
As described above, in the operation control on the
次に、スクリュ進退用サーボモータ28の作動制御を中心とした制御方法について、図7〜図9を参照しつつ図1に示すフローチャートに従って説明する。
Next, a control method centering on the operation control of the screw advance /
まず、予め、スクリュ2に対する背圧Ps及びスクリュ2が後退する仮想の後退速度パターンAbを設定する(ステップSB1)。この場合、後退速度パターンAbは、図7(a)に実線で示すように、スクリュ2の後退速度を所定の加速率(加速係数)により加速させる加速区間Aba,この加速区間Abaの終端から後退速度が一定となる定速区間Abc及びこの定速区間Abcの終端から所定の減速率により減速する減速区間Absにより設定する。なお、Xebは、後退速度パターンAbにおける仮想のスクリュ回転停止位置を示している。また、定速区間Abcにおけるスクリュ2の後退速度は、実際のスクリュ2の後退速度Vdよりも大きく設定する。即ち、予め想定される実際の後退速度Vdに対して実際には有り得ない大きさを設定する。このように、後退速度パターンAbに、少なくとも定速区間Abcと減速区間Absを含ませるとともに、定速区間Abcにおけるスクリュ2の後退速度を、実際のスクリュ2の後退速度Vdよりも大きく設定することにより、スクリュ2に対する後退制御を確実かつ安定に実施できる。
First, a back pressure Ps for the
一方、計量時には、スクリュ進退用サーボモータ28が作動制御されることによりスクリュ2に対する後退制御が行われる(ステップSB2)。この場合、所定時間Ts間隔(例えば、50〜200〔μs〕間隔)毎にスクリュ位置X及びスクリュ2の後退速度Vdを検出する(ステップSB3)。そして、検出した後退速度Vdから残りの後退速度パターンAbを演算により予測する(ステップSB4)。即ち、実際の後退速度Vd(スクリュ位置X)の検出により既に計量した樹脂量を知ることができるとともに、計量した樹脂量から残りの計量すべき樹脂量を演算できるため、既に計量した樹脂量と残りの計量すべき樹脂量の加算量が、図7(a)に示す仮想の後退速度パターンAbを積分した面積に一致するように演算すればよく、これにより、残りの後退速度パターンAbを容易に予測できる。図7(a)に予測した後退速度パターンAbを仮想線で示すとともに、図7(b),(c),(d),(e)には、それぞれ異なる時間において予測した後退速度パターンAbを示す。
On the other hand, during metering, the screw advancing / retreating
また、コントローラ32mでは、予測した残りの後退速度パターンAbの最大値に基づいてスクリュ2の後退速度に対するリミット値VLを設定(変更)する(ステップSB5)。このように、リミット値VLを、予測した残りの後退速度パターンAbの最大値に基づいて設定することにより、スクリュ後退側に対する本発明に係る制御方法を容易かつ確実に実施することができる。
Further, the
他方、計量時には、コントローラ32mから、指令値となる背圧Psが偏差演算部49に付与され、偏差演算部49では、この背圧Psと圧力センサ33から得られる背圧Pd(検出値)の圧力偏差が求められるとともに、この圧力偏差は、圧力補償部50に付与され、圧力補償部50により圧力補償された後、背圧制御を行う圧力制御量Dpとして制御量選択部48に付与される。また、コントローラ32mから、スクリュ回転停止位置Xeの指令値が偏差演算部46に付与され、偏差演算部46では、このスクリュ回転停止位置Xeの指令値とロータリエンコーダ31により得られるスクリュ位置X(検出値)の位置偏差が求められるとともに、この位置偏差は、位置補償部47により位置補償された後、スクリュ回転停止位置Xeに対して位置制御を行う位置制御量Dxとして制御量選択部48に付与される。
On the other hand, at the time of measurement, the
制御量選択部48では、圧力補償部50から付与される圧力制御量Dpと位置補償部47から付与される位置制御量Dxのいずれか小さい方を選択して出力する処理を行う(ステップSB6)。これにより、選択された圧力制御量Dp又は位置制御量Dxがサーボモータ28に付与され、圧力制御量Dpが位置制御量Dxよりも小さいときは圧力制御(背圧制御)、即ち、設定した背圧Psに一致するように背圧Pdに対するフィードバック制御が行われるとともに、位置制御量Dxが圧力制御量Dpよりも小さいときは位置制御、即ち、スクリュ回転停止位置Xeに一致するようにスクリュ位置Xに対するフィードバック制御が行われる。
The
この場合、計量開始からスクリュ回転停止位置Xeの手前近辺までは、スクリュ2の後退速度に対するリミット値VLが大きく設定されるため、基本的には、圧力制御(背圧制御)が行われる。即ち、図7(b),(c)に示すように、予測する後退速度パターンAbには定速区間Abcが残存するため、この定速区間Abcの後退速度(最大値)がリミット値VLとして設定され、位置制御量Dxが圧力制御量Dpに対して相対的に大きくなる。一方、スクリュ2がスクリュ回転停止位置Xeの手前近辺に達した以降は、図7(d)に示すように、スクリュ2の後退に伴って後退速度パターンAbの定速区間Abcが無くなり、減速区間Absのみが残る状態となるため、後退速度パターンAbの最大値が減速区間Absに沿って低下し、リミット値VLも低下する。この結果、リミット値VLは、図8に示すVLa,VLb,VLc,VLd…のように、スクリュ2の後退に伴って次第に低下するように設定される。これにより、スクリュ2の後退速度はリミット値VLにより規制されるため、スクリュ回転停止位置Xeの手前近辺からスクリュ回転停止位置Xeに至るまでは、位置制御量Dxが圧力制御量Dpよりも相対的に小さくなる場合が発生する。
In this case, since the limit value VL for the reverse speed of the
なお、実際には、背圧に対する圧力制御量Dp(圧力偏差)もかなり小さくなっており、位置に対するフィードバック制御と圧力に対するフィードバック制御のどちらが選択されているかは明確でない。しかし、制御量のより小さい方が選択されることにより、スクリュ2に対する回転停止制御に関係して後退を停止させる制御の応答性及び安定性を高めることができるとともに、僅かな距離区間での確実かつ正確な背圧制御を実現することができる。
Actually, the pressure control amount Dp (pressure deviation) with respect to the back pressure is considerably small, and it is not clear which one of the feedback control with respect to the position and the feedback control with respect to the pressure is selected. However, by selecting the smaller control amount, the responsiveness and stability of the control for stopping the retreat in relation to the rotation stop control for the
そして、このようなスクリュ2に対する後退制御は、スクリュ2がスクリュ回転停止位置Xeに達するまで行うとともに、スクリュ2がスクリュ回転停止位置Xeに達したなら、後退制御(背圧制御)を維持しつつ、スクリュ2の後退速度Vdの監視を行う(ステップSB7,SB8)。なお、後退速度Vdの監視とは、後退方向のみの速度を監視する意味ではなく、後退制御における前後方向の移動速度を監視する意味である。スクリュ2の回転を停止させた際には、付与される背圧によりスクリュ2が一時的に前進方向に移動することがあるが、このときの前進方向の速度も監視する後退速度Vdに含まれる。
Such backward control with respect to the
この場合、スクリュ2がスクリュ回転停止位置Xeに達することにより回転が停止したとしても、樹脂圧が残存するため、スクリュ2の後退は、スクリュ2の回転停止と同時には停止しない。したがって、スクリュ回転停止位置Xeにおいてスクリュ2の後退を停止させた場合には、樹脂圧のバラツキもそのまま残存することになる。このため、スクリュ2がスクリュ回転停止位置Xeに達しても、スクリュ2の後退制御についてはそのままの状態を維持し、スクリュ2の後退速度Vdを監視するようにした。
In this case, even if the rotation stops when the
一方、スクリュ2の後退速度Vdを監視し、図9に示すように、スクリュ2が予め設定した所定速度Vdsになったなら、この時点でスクリュ2の後退を停止、即ち、サーボモータ28に対する回転停止制御を行い、さらに、サーボロックを行うとともに、背圧付与を停止させる制御を行う(ステップSB9,SB10)。したがって、この状態でスクリュ2の後退速度Vdがゼロとなる。この場合、所定速度Vdsは、0.01〜0.1〔mm/s〕の範囲に設定することが望ましい。これにより、樹脂密度(樹脂圧)の均一性を十分に確保しつつスクリュ2の後退を停止させる制御を確実かつ安定に行うことができる。なお、前述したように、スクリュ2の回転を停止させた際に、付与される背圧によりスクリュ2が一時的に前進方向に移動する場合もあるが、この場合には、前進方向の速度が所定速度Vdsになったならスクリュ2の後退(移動)を停止させる制御を行う。図7(e)は、この状態を示し、実際に検出される後退速度Vdに基づく後退速度パターンとなる。また、図9は、横軸をスクリュ位置Xとしたスクリュ2の後退速度Vdを表したものである。
On the other hand, the backward speed Vd of the
他方、コントローラ本体32mでは、スクリュ2に対する回転停止制御により回転が停止したスクリュ位置(第一停止位置X1)とスクリュ2に対する後退停止制御により後退が停止したスクリュ位置(第二停止位置X2)を検出するとともに、第一停止位置X1と第二停止位置X2の偏差Xaを求め、この偏差Xaにより、上述した計量工程の後に行われる射出工程の成形条件、具体的には、射出速度の設定切換位置,射出圧力の設定切換位置,射出完了位置の少なくとも一つを補正する。即ち、これらの位置に対して偏差Xaを加算又は減算する補正を行う。この補正は、別途選択可能な補正モードを設け、オペレータが任意に選択できるようにすることが望ましい。したがって、オペレータは、後述するディスプレイ3に表示される偏差Xaを確認し、補正を行うか否かを判断できる。これにより、スクリュ2の停止位置のバラツキを射出工程の成形条件に反映して成形品質をより高めることができる。また、得られた偏差Xaは、ディスプレイ3に表示する。これにより、オペレータは、偏差Xaを容易に把握することができ、成形品質への影響度合等を判断し、上述した補正モードの選択をはじめ、成形条件や制御条件を変更するなど、適切に対処できる利点がある。
On the other hand, the controller
さらに、図9に示すように、スクリュ2を後退速度Vsにより一定距離だけ後退させて圧抜きを行うサックバック処理を、スクリュ2に対する回転停止制御により回転が停止し、かつスクリュ2に対する後退停止制御により後退が停止した後に行うことができる。本発明に係る制御方法により計量工程の制御を行えば、計量精度を高度に確保した状態で次工程に移行させることができるため、サックバック処理に基づく射出工程でのバラツキ(成形品のバラツキ)を排除することができる。
Further, as shown in FIG. 9, the suck back process in which the
このように、スクリュ進退用サーボモータ28側の作動制御においては、スクリュ2が後退する仮想の後退速度パターンAbを設定するとともに、所定時間Ts間隔毎にスクリュ2の後退速度Vdを検出し、検出した後退速度Vdから残りの後退速度パターンAbを演算により予測するとともに、後退速度に対するリミット値VL(VLa…)を設定し、かつ予測時における背圧制御を行う圧力制御量Dp又はスクリュ回転停止位置Xeに対して位置制御を行う位置制御量Dxのいずれか小さい制御量Dp又はDxを選択してスクリュ2を後退制御すれば、スクリュ2に対する回転停止制御に関係して後退を停止させる制御の応答性及び安定性を高めることができるとともに、僅かな距離区間での確実かつ正確な背圧制御を実現することができる。
As described above, in the operation control on the screw advance /
また、このようなスクリュ進退用サーボモータ28側の作動制御と前述したスクリュ回転用サーボモータ20側の作動制御を同時に行うことにより、スクリュ2の回転及び後退の双方を適確な条件で停止させることができるため、樹脂密度が均一化された高度の計量精度を確保できる。この結果、近時において特に高度の計量精度が要求される厚さの薄い光ディスク等の成形にも十分に対応することができる。
Further, by simultaneously performing the operation control on the screw advance /
以上、最良の実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成,数量,数値,手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更,追加,削除することができる。 Although the best embodiment has been described in detail above, the present invention is not limited to such an embodiment, and the scope of the present invention is not limited in the detailed configuration, quantity, numerical value, method, and the like. It can be changed, added, or deleted arbitrarily.
例えば、射出成形機Mは、サーボモータ20,28を利用した電動タイプを例示したが、油圧シリンダやオイルモータを利用した油圧駆動タイプ等、他の駆動タイプであってもよい。また、回転速度パターンArに、少なくとも、スクリュ2の回転速度が一定となる定速区間Arcとこの定速区間Arcの終端から所定の減速率により減速する減速区間Arsを含ませるとともに、後退速度パターンAbに、少なくとも、スクリュ2の後退速度が一定となる定速区間Abcとこの定速区間Abcの終端から所定の減速率により減速する減速区間Absを含ませる場合を挙げたが、いずれの場合も所定の減速率により減速する場合に限定されるものではなく、減速区間Ars及びAbsの減速パターンは任意に設定できる。
For example, the injection molding machine M is an electric type using the
2 スクリュ
3 ディスプレイ
M 射出成形機
Pd 背圧
Xe スクリュ回転停止位置
Xes 停止目標位置
X スクリュ位置
X1 第一停止位置
X2 第二停止位置
Ls 所定距離
VL リミット値
VLa… リミット値
Vd 後退速度
Vds 所定速度
Ar 回転速度パターン
Arc 定速区間
Ars 減速区間
Ab 後退速度パターン
Abc 定速区間
Abs 減速区間
Dp 圧力制御量
Dx 位置制御量
2 Screw 3 Display M Injection molding machine Pd Back pressure Xe Screw rotation stop position Xes Stop target position X Screw position X1 First stop position X2 Second stop position Ls Predetermined distance VL Limit value VLa ... Limit value Vd Reverse speed Vds Predetermined speed Ar Rotational speed pattern Arc Constant speed section Ars Deceleration section Ab Reverse speed pattern Abc Constant speed section Abs Deceleration section Dp Pressure control amount Dx Position control amount
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CN109590450A (en) * | 2017-10-03 | 2019-04-09 | 株式会社日本制钢所 | The metering method of metal injection molded molding machine |
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