WO2002036325A1

WO2002036325A1 - Machine de moulage par injection electrique et procede de regulation de la vitesse d"injection ainsi que de la pression d"injection d"une machine de moulage par injection electrique

Info

Publication number: WO2002036325A1
Application number: PCT/JP2001/009508
Authority: WO
Inventors: Kenji Tsutsui; Akihiro Maekawa; Tadashi Murata; Junji Murase
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2001-10-30
Publication date: 2002-05-10
Also published as: CN1233519C; JP2002200657A; CA2396544A1; JP4459467B2; EP1344623A4; EP1344623B1; EP1344623A1; US6854967B2; US20020192322A1; TWI229031B; CN1394162A; DE60138569D1; CA2396544C

Description

明細書電動射出成形機及び電動射出成形機の射出速度 ·射出圧力制御方法技術分野

本発明は、電動モー夕によって射出スクリュを進退駆動するとともに、該電動モ一夕を速度制御と圧力制御との 2つの制御モードにより制御する、電動射出成形機及び電動射出成形機の射出速度 ·射出圧力制御方法に関するものである。背景技術

射出成形機では、図 9 ( a ) 〜図 9 ( c ) , 図 1 0 ( a ) 〜図 1 0 ( c ) に示すように、 2つの金型 1， 2を重合させて金型 1 , 2間に形成された空間内に原料樹脂（樹脂材料） 3を射出供給して所望形状の樹脂製品を成形する。このため、射出成形機には、 2つの金型 1， 2を重合させる型締め装置 1 0と、金型 1 , 2 間に形成された空間内に原料樹脂 3を射出供給する射出装置 2 0とが備えられている。なお、ここでは、金型 1は凹状に、金型 2は凸状に形成されている。型締め装置 1 0は、一方の金型 1が取り付けられベース 3 1上に固定された固定ダイプレート 1 1と、他方の金型 2が取り付けられ固定ダイプレート 1 1に対して接離する方向に移動ダイプレート 1 2と、一端は固定ダイプレート 1 1に他端は連結プレート 1 3にそれぞれ連結されて移動ダイプレート 1 2の移動を案内するタイバー 1 4と、移動ダイプレート 1 2を駆動するブーストシリンダ 1 5とをそなえている。

これにより、ブーストシリンダ 1 5を作動させると、タイバー 1 4に案内されながら移動ダイプレート 1 2と共に金型 2が金型 1に対して接離するように移動し、金型 1， 2の重合時には、ブ一ストシリンダ 1 5が金型 2を金型 1に押圧して金型 1 , 2内の空間への樹脂圧に対抗する。

なお、移動ダイプレート 1 2には、成形後、凸状の金型 2側に嵌着した樹脂製品 4を取り出すために押出シリンダ 1 6がそなえられる。

一方、射出装置 2 0は、先端にノズル 2 1をそなえた射出シリンダ 2 2と、射出シリンダ 2 2の内部に進退可能及び回転可能に内挿された射出スクリュ 2 3と、射出シリンダ 2 2内の原料樹脂 3を加熱するヒータ 2 4と、ベース 3 2上に固定された台（駆動装置台） 2 5と、台 2 5上に固定され射出シリンダ 2 2を支持する固定フレーム 2 6と、台 2 5上に移動可能に装備され射出スクリュ 2 3が結合された移動フレーム 2 7と、移動フレーム 2 7に設けられ射出スクリュ 2 3を回転駆動するスクリュ回転モー夕 2 8と、固定フレーム 2 6と移動フレーム 2 7との間に設けられ、移動フレーム 2 7と共に射出スクリュ 2 3を軸線方向に移動させる射出スクリュ移動機構 2 9と、射出シリンダ 2 2内に原料樹脂 3を供給するためのホッパ 3 0とをそなえている。

なお、台 2 5と固定ダイプレート 1 1との間には、台 2 5を射出シリンダ 2 2 の軸方向に移動させてノズル 2 1の位置を前後に進退調整するノズル前後シリンダ 3 3が設けられている。

これにより、スクリュ回転モータ 2 8により射出スクリュ 2 3を回転させることで、ホッパ 3 0からのペレツト状の原料樹脂 3を射出シリンダ 2 2内に導入しこの原料樹脂 3を前方へ送ることができ、この際、ヒータ 2 4により原料樹脂 3 加熱することで原料樹脂 3を溶融することができる。そして、ノズル 2 1部分に溜まった溶融樹脂は、射出スクリュ移動機構 2 9を作動させて射出スクリュ 2 3 を前進させ、金型 2内に溶融樹脂を射出することができる。

このような射出成形機では、図 9 ( a )〜図 9 ( c )，図 1 0 ( a )〜図 1 0 ( c ) 及び図 1 1に示すように、射出成形が行なわれる。

つまり、まず、移動ダイプレート 1 2を図 9 ( a ) に示すような原位置に設定して (原位置設定工程、図 1 1のステップ S 1 )、移動ダイプレート 1 2を図 9 ( b ) に示すように移動させて金型 1， 2を重合する型閉じを行なう（型閉じ工程、図 1 1のステップ3 2 )。

次いで、ノズル 2 1部分に溜められた 1ショット分の溶融樹脂を溜めた上で、図 9 ( c ) に示すように、射出スクリュ移動機構 2 9を作動させて射出スクリュ 2 3を前進させ、溶融樹脂を昇圧させながら金型 1 , 2内に溶融樹脂を射出する (昇圧，射出工程、図 1 1のステップ S 3 )。

このように金型 1， 2内に溶融樹脂を注入したら、タイマ等を用いて一定時間だけ昇圧した圧力状態を保つて、この樹脂が固まる際に樹脂が収縮して体積が減るので、図 1 0 ( a ) に示すように、射出スクリュ 2 3を前進させて樹脂収縮分を補填する（保圧工程、図 1 1のステップ S 4 )。成形品を冷却し、スクリュ回転モ一タ 2 8及び射出スクリュ移動機構 2 9を作動させ、溶融樹脂圧をある一定圧力に保ちながら、射出スクリュ 2 3を回転させてホッパ 3 0に投入されたペレツト状の原料樹脂 3を溶融しながら送給し、ノズル部分に 1ショット分の樹脂を溜める（冷却，計量工程、ステップ S 5 )。

冷却，計量工程が完了したら（図 1 1のステップ S 6 )、図 1 0 ( b ) に示すように、移動ダイプレート 1 2を移動させて金型 1 , 2を離隔させる型開きを行なつて（型開き工程、図 1 1のステップ S 7 )、図 1 0 ( c ) に示すように、押出シリンダ 1 6を作動させて、凸状の金型 2側に嵌着した樹脂製品 4を押し出して取り出す（製品押し出し工程、図 1 1のステップ S 8 )。その後は、成形終了判定（図 1 1のステップ S 9 ) がされるまで、再び、上記の型閉じ工程（図 1 1のステツプ S 2 ) 〜製品押し出し工程（図 1 1のステップ S 8 ) を実施する。

なお、このようにして、射出成形が行なわれるが、射出成形機には、射出スクリュ移動機構 2 9に油圧シリンダ等の流体圧シリンダを用いた油圧射出成形機の他に、射出スクリュ移動機構 2 9に電動モータを用いた電動射出成形機がある。電動射出成形機は油圧射出成形機に比べて、射出スクリュ射出スクリュの進退をより精度良くまた様々な形態で制御できる。

そこで、電動射出成形機によって上述のように射出成形を行なう際には、樹脂を金型に充填する昇圧，射出工程（図 1 1のステップ S 3 ) では、充填の最中に樹脂の温度が下がると樹脂が固化してしまうため、この樹脂充填時には射出スクリュ射出スクリュを速度制御してこれを防いでいる。また、樹脂充填後の保圧ェ程及び冷却，計量工程（図 1 1のステップ S 4 , S 5 ) では、樹脂の冷却による収縮を補正するため、保圧できるように射出スクリュ射出スクリュを圧力制御する。

つまり、樹脂の充填工程（昇圧，射出工程）では、射出スクリュ射出スクリュの進退方向への移動速度が目標とする速度になるように、射出スクリュ射出スクリュを進退駆動する電動モー夕を制御する。また、樹脂充填後の保圧工程等では、射出スクリュ射出スクリュによる樹脂の圧力が目標とする圧力になるように、射出スクリュ射出スクリュを進退駆動する電動モータを制御する。

このため、成形工程中に、射出スクリュ射出スクリュの駆動を速度制御と圧力制御との 2つの制御モードを切り替えることが必要になる。従来は、この速度制御と圧力制御との切り替え（これを VZP切り替えという）を射出スクリュ射出スクリュの位置に応じて行なっていた。そして、この場合の切替基準となる射出スクリュ射出スクリュ位置は、熟練作業者によって手動により射出成形を数回実施して、良質の成形を実施できた時の作業工程に基づいて設定していた。

例えば図 1 2は、従来の射出成形時における射出スクリュ射出スクリュの進退方向へ制御を行なう制御装置を示すブロック図である。

図 1 2に示すように、この制御装置では、速度制御については、モー夕位置（回転角度）の目標値である位置指令値 X rと、モータ位置（回転角度）の実測値である位置検出値 Xとの偏差（X r— X) を算出し (加算器 7 1 )、ゲイン処理部 7 2においてこの偏差（X r— X) に位置比例ゲイン K pを乗算して速度対応の指令値 [V r =K p (X r - X) ] に変換する。そして、この速度指令値 V rと、モ一夕速度（回転速度）の実測値である速度検出値 Vとの偏差（V r _ V) を算出し（加算器 7 3 )、速度制御部 7 4においてこの偏差（V r— V) に基づいてモ一夕指令値（電流指令値）を設定し出力する。

また、制御装置では、圧力制御については、金型内の圧力（樹脂圧力）の目標値である圧力指令値 P l， P 2が設定される。これらのうち一方の圧力指令値 P 1は速度制御時に金型内の圧力が過剰に上昇しないように規制するとともに速度制御から圧力制御への切り替えを行なうためのもので、他方の圧力指令値 P 2は圧力制御時に用いられる。

' そこで、切替部 7 5において VZP切替信号に基づいて、速度制御時（V制御時）には圧力指令値 P 1が選択され、圧力制御時（P制御時）には圧力指令値 P 2を選択する。選択された圧力指令値 P 1又は P 2 (以下、 P rとする）と、金型内の圧力の実測値である圧力検出値 Pとの偏差（P r—P ) を算出し（加算器 7 6 )、圧力制御部 7 7においてこの偏差（P r— P )に基づいてモー夕指令値（電流指令値）を設定し出力する。このような速度制御部 7 4からのモー夕指令値と圧力制御部 7 7からのモータ指令値とは、切替部 7 8によって選択を切り替えられるが、切替部 7 8では、これらのモータ指令値のうち小さい方を選択する（ローセレクト）。これは、速度制御の末期には射出スクリュの位置が充填完了状態に近づくと共に温度低下によつて樹脂材料の粘性が高まり、位置指令値 X rと位置検出値 Xとの偏差（X r - X) が縮まりにくくなるので、速度指令値 V rは小さくならないまま実速度は低下していき、速度制御部 7 4からのモータ指令値は増大する。

このときには、圧力指令値 P 1が選択されており、速度制御部 7 4からのモー夕指令値が、この圧力指令値 P 1に基づいた圧力制御部 7 7からのモータ指令値よりも大きくなつて、圧力制御部 7 7からのモー夕指令値が選択されるようになる。つまり、速度制御から圧力制御に切り替わる。この圧力制御時には、圧力指令値 P 2が選択され、この圧力指令値 P 2に基づいた圧力制御部 7 7からのモー夕指令値が、切替部 7 8に入力される。

なお、速度制御と圧力制御とを上記のようにモータ指令値のローセレクトで切り替える技術は、特開平 4一 3 6 9 5 2 0号公報，特許第 2 6 6 0 6 3 6号公報にも開示されている。

また、実公平 6— 2 8 2 5 3号公報には、保圧時にサ一ポモータの速度を制御することにより樹脂圧力を制御する速度制御回路と、位置検出手段からの情報に基づきサーポモー夕の位置と速度とを制御する位置制御回路と、保圧時の保圧指令信号と圧力センサから出力される実保圧値との偏差量に基づく速度指令値を制御する速度制御回路とを、スイッチング回路で自動切り替えするものが開示されている。

さらに、特公平 7— 6 7 7 2 2号公報には、スクリュ実推力が設定値以上になつた場合は、実推力が設定推力と等しくなるように電動機の回転速度を制御する制御信号を出力し、スクリュ実推力が設定値より小さい場合は、設定速度でスクリュを前進させるように電動機の回転速度を制御する制御信号を出力し、これらのいずれかの制御信号と、速度及び位置フィードバック信号とに従って電動機の回転速度を制御する技術が開示されている。

一方、この速度制御と圧力制御との切り替え（VZ P切り替え）を射出スクリュの位置に応じて行なう技術もある。この場合、切替基準となる射出スクリュ位置は、熟練作業者によって手動により射出成形を数回実施して、良質の成形を実施できた時の作業工程に基づいて設定している。

しかしながら、上述のように速度制御にかかるモータ指令値と圧力制御にかかるモータ指令値とをローセレクトするもの（図 1 2 ) や実公平 6— 2 8 2 5 3号公報，特公平 7 _ 6 7 7 2 2号公報のものでは、速度制御と圧力制御とが頻繁に切り替えられることがあり、制御が安定しないという不具合がある。

つまり、速度制御から圧力制御に切り替わる状況下では、充填された樹脂の粘性が高まりそれが固化していくため、樹脂の状態は極めて不安定となり、速度制御にかかるモータ指令値や圧力制御にかかるモータ指令値も安定しない。このため、上述のように速度制御にかかるモータ指令値と圧力制御にかかるモータ指令値とをローセレクトすると、速度制御と圧力制御とが頻繁に切り替えられることになり、制御が安定しないため、樹脂の充填を安定して行なうことができず、延いては成形品の品質にばらつきが生じてしまうおそれがある。

また、熟練作業者による実施結果に基づいて、速度制御と圧力制御との切替を射出スクリュの位置に応じて切り替える技術では、予め設定された射出スクリュ位置によって vzp切替を行なっていたため、樹脂の充填を安定して行なうことができず、成形品の品質にばらつきが生じてしまう場合がある。

つまり、射出成形'による樹脂製品の品質（形状や寸法等） 'は、温度や湿度等の作業環境の影響を受けやすいため、従来の速度制御や圧力制御を用い、 V/ P切替は一定の射出スクリュ位置によって行なうようにすると、作業環境の変化に応じて樹脂製品の品質が変化し、製品のばらつきが大きくなつてしまう。

なお、このような速度制御と圧力制御との切替に関する技術として、特許第 2 8 6 6 3 6 1号公報，特許第 2 9 2 1 7 5 4号公報には、圧力制御に切り替えられた直後に圧力フィードバックに関するゲインを定常時よりも小さくして、圧力フィードバックの安定性を高めようとする技術が開示されているが、この場合、制御が安定したとしても、過渡時の圧力フィ一ドバックの制御指令値は必ずしも適切ではなく、樹脂の充填を適切に行なうことができず、延いては成形品の品質にばらつきが生じてしまうおそれもある。本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、電動射出成形機による射出成形において、作業環境が変化しても品質にばらつきのない安定した樹脂製品を成形することができるようにした、電動射出成形機及び電動射出成形機による射出成形方法を提供することを目的とする。発明の開示

上記目的を達成するために、発明の電動射出成形機は、射出シリンダ内に内挿された射出スクリュを電動モータで進退方向へ駆動して該射出シリンダ内の樹脂材料を金型内に射出し充填する電動射出成形機において、該金型内に該樹脂材料を充填する際には該電動モータを速度制御し、該充填後の樹脂収縮分を補填する際には該電動モー夕を圧力制御する制御手段と、該射出スクリュの進退方向の位置を検出又は推定する位置検出手段と、該射出スクリュの進退方向の速度を検出又は推定する速度検出手段と、該金型内の該樹脂材料に加わる力を検出又は推定する力検出手段とをそなえ、該制御手段は、該位置検出手段からの位置検出値が予め設定された所定位置に達したら上記の速度制御から圧力制御への切り替えを行ない、該速度制御時の少なくとも上記の速度制御から圧力制御への切り替え前には、該カ検出手段からの力検出値が大きいほど該射出スクリュの速度目標値が減少するように、該射出スクリュの速度目標値を該カ検出値に応じて補正して、該速度検出手段からの速度検出値が該速度目標値になるように該電動モータを速度フィードバック制御し、該圧力制御時には、該カ検出値と該樹脂材料に加えるべき力目標値との差に応じて速度目標値を導出し、該速度検出値が上記の導出した速度目標値になるように該電動モータを速度フィードバック制御して該カ検出値と該カ目標値とがー致するように制御することを特徴としている。

これにより、速度制御では、樹脂に加わる力を検出しこの検出した力に応じて速度目標値を補正し、実速度がこの速度目標値になるように速度フィードバック制御によつて電動モータの作動を制御するので、スクリュが樹脂から受ける力を減少する方向になじませながらスクリュの前進動作を行なえるようになる。したがって、射出圧力の急激な変動（圧力ピーク）を抑制して安定した樹脂充填が行なえるようになる。もちろん、従来技術のように樹脂の充填状況に応じて速度制御と圧力制御の切替を頻繁に行なわれることがなく、安定した制御を行なえる。また、圧力制御では、検出した力と樹脂に加えるべき力の設定値と比較し、その差に応じて速度目標値を導出し、実速度がこの速度目標値となるように速度フイードバック制御を行ない電動モータの作動を制御するので、樹脂に加わる力と設定値が一致するような圧力制御を行なうことになり、適切に保圧を行なうことができ、樹脂充填後の冷却による収縮を適切に補正できる。

また、速度制御時において、該速度制御開始時から該位置検出値が該所定位置に対して所定距離内に接近するまでは、該射出スクリュの速度目標値に対する該力検出値に応じた減少補正は行なわず、該位置検出値が該所定位置に対して該所定距離内に接近したことを条件に、該射出スクリュの速度目標値を該カ検出値に応じて減少補正することにより、制御開始時の立ち上がり特性が改善されるとともに、速度制御から圧力制御への切替位置近傍での圧力オーバシュートを防止できる効果が得られる。

該制御手段は、該速度制御時において、該速度制御開始時から該位置検出値が該所定位置に対して所定距離内に接近するまでは、該射出スクリュの速度目標値に対する該カ検出値に応じた減少補正は行なわず、該位置検出値が該所定位置に対して該所定距離内に接近したことを条件に、該射出スクリュの速度目標値を該力検出値に応じて減少補正することが好ましい。

さらに、該制御手段は、該射出スクリュの速度目標値を該カ検出値に応じて減少補正する際に、該位置検出値が該所定位置に近づくほど該カ検出値に応じて減少補正量が大きくなるように 0から 1に次第に増加する係数を該減少補正量に乗算することが好ましい。

該所定距離は、その時点の該速度目標値と該カ検出値とに基づいて演算によつて求められることが好ましい。

また、該カ検出手段として、該金型内の該樹脂材料に加わる圧力を検出又は推定する圧力検出手段をそなえ、該制御手段は、該速度制御時には、該射出スクリュの位置指令値と該位置検出手段からの該位置検出値との偏差に位置比例ゲインを乗算した値から、該圧力検出手段からの圧力検出値に圧力比例ゲインを乗算した値を減算して該速度目標値とし、該圧力制御時には、該カ目標値に相当する圧力指令値と該圧力検出手段からの圧力検出値との偏差に基づき導出した値を該速度目標値とすることが好ましい。

或いは、該カ検出手段として、該金型内の該樹脂材料に加わる圧力を検出又は推定する圧力検出手段をそなえ、該制御手段は、該速度制御時には、該射出スクリュの速度指令値と該速度検出手段からの該速度検出値との偏差に速度比例ゲインを乗算した値から、該圧力検出手段からの圧力検出値に圧力比例ゲインを乗算した値を減算して速度目標値とし、該圧力制御時には、該カ目標値に相当する圧力指令値と該圧力検出手段からの圧力検出値との偏差に基づき導出した値を該速度目標値とすることが好ましい。

或いは、該カ検出手段として、該金型内の該樹脂材料に加わる圧力を検出又は推定する圧力検出手段をそなえ、該制御手段は、該速度制御時には、該射出スクリュの位置指令値と該位置検出手段からの該位置検出値との偏差に位置比例ゲインを乗算した値と、該射出スクリュの速度指令値と該速度検出手段からの該速度検出値との偏差に速度比例ゲインを乗算した値とを加算し、該加算値から、該圧力検出手段からの圧力検出値に圧力比例ゲインを乗算した値を減算して速度目標値とし、該圧力制御時には、該カ目標値に相当する圧力指令値と該圧力検出手段からの圧力検出値との偏差に基づき導出した値を該速度目標値とすることが好ましい。

また、本発明の電動射出成形機の射出速度 ·射出圧力制御方法は、射出シリンダ内に内挿された射出スクリュを電動モー夕で進退方向へ駆動して該射出シリンダ内の樹脂材料を金型内に射出し充填する際に、まず、該電動モータを速度制御することにより該金型内に該樹脂材料を充填し、該充填後には該電動モータを圧力制御することにより樹脂収縮分を補填する電動射出成形機の射出速度 ·射出圧力制御方法において、該速度制御時の少なくとも上記の速度制御から圧力制御への切り替え前には、樹脂材料に加わる力の検出値が大きいほど該射出スクリュの速度目標値が減少するように、該射出スクリュの速度目標値を該カ検出値に応じて補正して、該射出スクリュの速度の検出値が該速度目標値になるように該電動モータを速度フィードバック制御し、射出スクリュの進退方向の位置が予め設定された所定位置に達したら上記の速度制御から圧力制御への切替を行ない、該圧力制御時には、該カ検出値と該樹脂材料に加えるべきカ目檩値との差に応じて速度目標値を導出し、該速度検出値が上記の導出した速度目標値になるように該電動モ一夕を速度フィードバック制御して該カ検出値と該カ目標値とがー致するように制御することを特徴としている。

該速度制御時には、該速度制御開始時から該位置検出値が該所定位置に対して所定距離内に接近するまでは、該射出スクリュの速度目標値に対する該カ検出値に応じた減少補正は行なわず、該位置検出値が該所定位置に対して該所定距離内に接近したことを条件に、該射出スクリュの速度目標値を該カ検出値に応じて減少補正することが好ましい。

さらに、該射出スクリュの速度目標値を該カ検出値に応じて減少補正する際に、該位置検出値が該所定位置に近づくほど該カ検出値に応じて減少補正量が大きくなるように 0から 1に次第に増加する係数を該速度目標値減少補正量に乗算することが好ましい。

この場合も、上記の樹脂材料に加わる力として該金型内の該樹脂材料に加わる圧力を用い、該速度制御時には、該射出スクリュの位置指令値と位置検出値との偏差に位置比例ゲインを乗算した値から、該樹脂材料に加わる圧力の検出値に圧力比例ゲインを乗算した値を減算して該速度目標値とし、該圧力制御時には、該力目標値に相当する圧力指令値と該圧力検出値との偏差に基づき導出した値を該速度目標値とすることが好ましい。

或いは、上記の樹脂材料に加わる力として該金型内の該樹脂材料に加わる圧力を用い、該速度制御時には、該射出スクリュの速度指令値と速度検出値との偏差に速度比例ゲインを乗算した値から、圧力検出値に圧力比例ゲインを乗算した値を減算して速度目標値とし、該圧力制御時には、圧力指令値と該圧力検出値との偏差に基づき導出した値を該速度目標値とすることが好ましい。

或いは、上記の樹脂材料に加わる力として該金型内の該樹脂材料に加わる圧力を用い、該速度制御時には、該射出スクリュの位置指令値と位置検出値との偏差に位置比例ゲインを乗算した値と、該射出スクリュの速度指令値と速度検出値との偏差に速度比例ゲインを乗算した値とを加算し、該加算値から、該樹脂材料に加わる力の検出値に圧力比例ゲインを乗算した値を減算して該速度目標値とし、該圧力制御時には、該樹脂材料に加えるべき力の目標値に相当する圧力指令値と圧力検出値との偏差に基づき導出した値を該速度目標値とすることが好ましい。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1実施形態にかかる電動射出成形機の射出スクリュ進退駆動系の制御ブロック図である。

図 2は、本発明の第 1実施形態にかかる電動射出成形機の射出スクリュのノズルを示す模式的な断面図である。

図 3は、本発明の第 2実施形態にかかる電動射出成形機の射出スクリュ進退駆動系の制御ブロック図である。

図 4は、本発明の第 3実施形態にかかる電動射出成形機の射出スクリュ進退駆動系の制御ブロック図である。

図 5は、本発明の第 4実施形態にかかる電動射出成形機の射出スクリュ進退駆動系の制御内容を説明する図である。

図 6は、本発明の第 5実施形態にかかる電動射出成形機の射出スクリュ進退駆動系の補正係数について説明する図である。

図 7は、本発明の第 6実施形態にかかる電動射出成形機の射出スクリュ進退駆動系の制御内容を説明する図である。

図 8は、本発明の第 6実施形態にかかる電動射出成形機の射出スクリュ進退駆動系の制御内容を説明する図である。

図 9 (a) 〜図 9 (c) は、一般的な射出成形機の構成と動作を示す模式的側面図であり、図 9 (a) ，図 9 (b) ，図 9 (c) の順にその動作を示す。

図 10 (a) 〜図 10 (c) は、一般的な射出成形機の構成と動作を示す模式的側面図であり、図 10 (a) ，図 10 (b) ，図 10 (c) の順にその動作を示す。

図 1 1は、一般的な射出成形機の動作を示すフローチャートである。

図 12は、従来の電動射出成形機の射出スクリュ進退駆動系の制御ブロック図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。

〔1〕第 1実施形態の説明

まず、本発明の第 1実施形態にかかる電動射出成形機について説明すると、図 1はその射出スクリュの進退駆動系の制御プロック図、図 2はその射出スクリュのノズルを示す模式的な断面図である。なお、この電動射出成形機は、射出スクリュの進退駆動系を除くと図 9 ( a ) 〜図 9 ( c ) , 図 1 0 ( a ) 〜図 1 0 ( c ) に示す従来技術と同様に構成されるので、これらの説明は簡略化する。

まず、この電動射出成形機の概略構成を説明すると、図 9 ( a ) 〜図 9 ( c )，図 1 0 ( a )〜図 1 0 ( c ) に示すように、この射出成形機には、 2つの金型 1 , 2を重合させる型締め装置 1 0と、金型 1， 2間に形成された空間内に原料樹脂 (樹脂材料） 3を射出供給する射出装置 2 0とが備えられている。

型締め装置 1 0は、金型 1が取り付けられベース 3 1上に固定された固定ダイプレート 1 1と、金型 2が取り付けられ固定ダイプレ一ト 1 1に対して接離する方向に移動ダイプレート 1 2と、固定ダイプレート 1 1と連結プレート 1 3に各端部を連結され移動ダイプレート 1 2の移動を案内するタイバー 1 4と、移動ダィプレート 1 2を駆動するブーストシリンダ 1 5とをそなえている。また、移動ダイプレート 1 2には、成形後、金型 2から樹脂製品 4を取り出す押出シリンダ 1 6がそなえられる。

射出装置 2 0は、ノズル 2 1をそなえた射出シリンダ 2 2と、射出シリンダ 2 2に進退可能及ぴ回転可能に内挿された射出スクリュ 2 3と、射出シリンダ 2 2 内の原料樹脂 3を加熱するヒータ 2 4と、ベース 3 2上に固定された台（駆動装置台） 2 5と、台 2 5上に固定され射出シリンダ 2 2を支持する固定フレーム 2 6と、台 2 5上に移動可能に装備され射出スクリュ 2 3が結合された移動フレーム 2 7と、移動フレーム 2 7に設けられ射出スクリュ 2 3を回転駆動するスクリュ回転モー夕 2 8と、固定フレーム 2 6 , 移動フレーム 2 7間に設けられ、移動フレーム 2 7と共に射出スクリュ 2 3を軸線方向に移動させる射出スクリュ移動機構（駆動装置ともいう） 2 9と、射出シリンダ 2 2内に原料樹脂 3を供給するためのホッパ 3 0とをそなえている。

台 2 5と固定ダイプレート 1 1との間には、台 2 5を射出シリンダ 2 2の軸方向に移動させてノズル 2 1の位置を前後に進退調整するノズル前後シリンダ 3 3 が設けられている。

ところで、射出スクリュ移動機構 2 9では、図 2に示すように、電動モータ（サーポモータ、単にモータともいう） 2 9 Aによって射出スクリュ 2 3を前後方向に進退駆動するようになっている。モータ 2 9 Aと射出スクリュ 2 3との間には、モータ 2 9 Aの回転を減速しさらに直進運動に変換して射出スクリュ 2 3に伝達する動力伝達機構 2 9 Bが装備されている。

回転運動を直進運動に変換する機構としては、例えばポールねじ軸とポールねじナットとからなるポールねじ機構を用いることができる。つまり、固定フレーム 2 6側に、モータ 2 9 Aとポールねじ軸とをいずれも回転自在で軸方向に移動しないように支持し、モ一夕 2 9 Aとポールねじ軸との間にはモー夕 2 9 Aの回転を減速してポールねじ軸に伝達する機構を設け、ポールねじナツトを移動フレーム 2 7に形成する。ボールねじ軸及びポールねじナットの軸心は、射出スクリュ 2 3の進退方向に向け、ポールねじ軸とポールねじナットとを螺合させる。これにより、モータ 2 9 Aでポールねじ軸を回転させると、ポールねじ軸に螺合す' るポールねじナットが形成された移動フレーム 2 7を通じて、該移動フレーム 2 7に結合された射出スクリュ 2 3をその進退方向に移動させることができる。そして、このような電動モータ 2 9 Aは、図 1に示すように、制御装置（制御手段） 5 O Aを通じて制御されるようになっている。

制御装置 5 O Aでは、射出成形の際、樹脂の充填工程（昇圧，射出工程，図 1 1のステップ S 3 ) では、射出スクリュ 2 3の進退方向への移動速度が目標とする速度になるように、電動モータ 2 9 Aを速度制御し、樹脂充填後の保圧工程等 (保圧工程及び冷却，計量工程，図 7のステップ S 4， S 5 ) では、射出スクリュ 2 3による樹脂の圧力が目標とする圧力になるように、電動モータ 2 9 Aを圧力制御する。つまり、樹脂を金型に充填する昇圧，射出工程（図 11のステップ S 3)では、充填の最中に樹脂の温度が下がると樹脂が固化してしまうため、この樹脂充填時には射出スクリュ 23を速度制御してこれを防ぎ、樹脂充填後の保圧工程及び冷却，計量工程（図 11のステップ S4, S 5) では、樹脂の冷却による収縮を補正するため、保圧できるように電動モータ 29 Aを介して射出スクリュ 23を圧力制御する。

本制御装置 50 Aでは、速度制御についても圧力制御についてもフィードバック制御によって電動モータ 29 Aを制御するようになっており、速度制御の場合は当然であるが圧力制御の場合にも速度目標値を設定して、モー夕 29 Aを速度制御することで、射出スクリュ 23について速度或いは圧力をフィードバックして制御を行なうようになっている。

本制御装置 5 OAの場合、特に、速度制御時の速度目標値の設定に特徴がある。つまり、従来の技術（図 12参照）では、位置偏差（=位置指令値 X r—位置検出値 X) に位置比例ゲイン Kpを乗算して求めた値 [=Κρ · (Xr-X)] をそのまま速度目標値 Uとして速度フィードバックに用いていたが、本制御装置 50 Aでは、この位置偏差（Xr— X) に位置比例ゲイン Kpを乗算した値 [ Kp - (Xr-X)] から、樹脂に加わっている力に相当する金型 1， 2内の圧力（型内圧力）の検出値 Pに圧力比例ゲイン Kpp を乗算した値 Κρρ · Ρを減算して得られる値を速度目標値 Uとして速度フィードバックに用いるようにしている（次式参照）。

U=Kp · (X r -X) -Kpp · P

このように、位置偏差（Xr— X) に位置比例ゲイン Kpを乗算した値に対して、樹脂に加わっている力に相当する圧力検出値 Pに応じた値 Κρρ · Pで減算補正するのは、樹脂に加わる力（圧力）が大きいほど目標速度値を下げるようにするためである。

金型 2内へ樹脂を充填する際には、まず、速度制御によって射出スクリュ 23の進行速度が目標速度になるように制御して樹脂充填を行ない、ひと通りの樹脂充填が済んだら、樹脂の冷却による収縮分を補填するために、圧力制御に切り替えて樹脂に加わる圧力（力）が目標圧力になるように制御して樹脂補填を行なう。しかし、速度制御中にも、樹脂は冷却していき、特に、速度制御の末期の圧力制御への切り替え前には、樹脂の粘性が高まって射出スクリュ 23の進行抵抗も大きくなる。こうなるとモータ 29 Aの電流指令値を大きくしても、モー夕 29Aの回転速度は目標値に達しない不安定な状態になり、その後、速度制御から圧力制御に切り替えた際に、モータ 29 Aの電流指令値が急変（急減少）し、樹脂に加わる力（圧力）も急変（急減少）して、射出成形が不安定になる。

そこで、榭脂に加わる力（圧力）が大きいほど目標速度値を下げて、速度制御から圧力制御に切り替えた際に、モータ 29 Aの電流指令値が急変しないようにして、樹脂に加わる力（圧力）を安定させるようにしているのである。いわば、速度制御から圧力制御に切り替わる際に、目標逮度値が滑らかになじむように「なじみ制御」をしているのである。

このため、速度制御系については、位置指令値 Xrから位置検出値 Xを減算して位置偏差（=Xr—X) を算出する加算器 51Aと、この位置偏差（Xr—X) に位置比例ゲイン Kpを乗算して速度対応の指令値 [=Κρ · (Xr-X)] に変換する位置比例ゲイン処理部 52 Aと、この圧力検出値 Pに圧力比例ゲイン Kpp を乗算して速度対応の補正値（=Κρρ· Ρ) に変換する圧力比例ゲイン処理部 5 4と、位置比例ゲイン処理部 52 Αで変換された指令値 [=Kp · (Xr-X)] を圧力比例ゲイン処理部 54で変換された補正値（Κρρ· Ρ) で減算補正して速度対応の指令値（速度制御用速度目標値） Uを求める加算器 53 Αとをそなえている。

また、圧力制御系については、圧力指令値 P rから圧力検出値 Pを減算して圧力偏差 (=P r-P) を算出する加算器 55と、この圧力偏差（P r— P) を速度対応の指令値（圧力制御用速度目標値） U 'に変換する圧力制御部（圧力制御用速度目標値設定部） 56とをそなえている。

なお、上記の位置，速度は、射出スクリュ 23に関するものであるが、ここでは、射出スクリュ 23の位置，速度を直接対象とするのでなく、射出スクリュ 2 3を駆動するモータ 29 Aの位置（回転角度），速度（回転速度）を対象としている。この場合、モー夕 29 Aの位置は図示しないエンコーダ（位置検出手段）により検出し、モ一夕 29 Aの速度は、モータ 29 Aの位置を時間微分して算出（換言すると推定）して求めている（この機能を速度検出手段とする）。

もちろん、制御にかかる位置，速度として、射出スクリュ 2 3の位置，速度を直接対象としてもよい。また、この場合、射出スクリュ 2 3の位置をポジションセンサ（位置検出手段）で検出して用いても良い。そして、このポジションセンサ（位置検出手段）で検出された射出スクリュ 2 3の位置を時間微分して速度を算出して（この機能を速度検出手段とする）用いても良い。

また、速度については、モータ 2 9 Aの回転速度を回転数センサで直接検出して用いてもよく、射出スクリュ 2 3の移動速度を速度センサで直接検出して用いても良い。

つまり、制御にかかる位置，速度として、射出スクリュ 2 3やモータ 2 9 Aの位置，速度あるいはこれに対応した何らかのパラメータを用いればよく、これらの位齓速度の検出値としては、実際の検出値のほか検出値を演算して求めるなど、検出値に基づいた推定値を用いても良い。

また、樹脂に作用する力に相当する圧力検出値（実際の型内圧力） Pとしては、図 2に示すように、金型 1又は 2内の成形空間 5内の圧力の値が最も精度高く好ましい。この場合は、成形空間 5内の圧力を直接検出する型内圧センサ（力検出手段，圧力検出手段） 6 3 aを設置してこれにより検出する。しかし、このような型内圧センサ 6 3 aは、各金型毎に設置しなくてはならず、センサの設置にかかる作業やコストの負担が増大するので、実際の型内圧力（成形空間 5内の圧力） Pに相関する圧力を検出してこの相関に基づいて検出した圧力から実際の型内圧力 Pを推定するようにしても良い。

このような、型内圧力 Pに相関する圧力としては、図 2に示すように、射出シリンダ 2 2先端のノズル 2 1内の圧力（ノズル圧）や、ノズル 2 1の外部の圧力 (ノズル部射出圧）や、スクリュ推進力（スクリュ 2 3の進退方向駆動力（射出圧）等が考えられる。これらの場合、圧力検出手段（力検出手段）として、それぞれ、ノズル圧センサ 6 3 b , ノズル部射出圧センサ 6 3 c , 射出圧センサ 6 3 dを設ければよい。

そして、このようにして設定された速度目標値 U又は U 'に基づいてモータ 2 9 Aを制御するために、図 1に示すように、速度制御系からの速度目標値 Uと圧力制御系からの速度目標値 U 'とを選択的に切り替えて使用するための切替部 5 7と、速度目標値 U又は (以下、 U， U 'を代表して Uで示す）から速度検出値 Vを減算して速度偏差（U— V)を算出する加算器 58と、この速度偏差（U -V) をモータ指令値（電流指令値）に変換する速度制御部（モー夕指令値設定部） 59とをそなえている。

切替部 57では、位置検出値 Xに基づき切替を行なう。つまり、制御開始時には、速度制御系からの速度目標値 Uを選択して速度制御を行なう。この速度制御によってモータ 29 Aの位置（回転角度）及び射出スクリュ 23の位置が変化するが、エンコーダ等の位置検出手段によって検出される位置検出値 Xが予め設定された基準位置 X0に達したら、速度制御から圧力制御に切り替えて、圧力制御系からの速度目標値 U 'を選択して速度制御を行なう。なお、基準位置 X0は予め試行等を行なって設定すればよい。

本発明の第 1実施形態にかかる電動射出成形機は、上述のように構成されているので、射出成形の樹脂を金型に充填する工程にあたっては、以下のような手順 (本実施形態にかかる電動射出成形機の射出速度 ·射出圧力制御方法）で、電動モー夕 29 Aを通じた射出スクリュ 23の前後方向制御（進退制御）を行なう。つまり、切替部 57を速度制御系からの速度目標値 Uを選択する状態にして、加算器 51 Aで位置指令値 X rから位置検出値 Xを減算して位置偏差（=X r— X) を算出し、位置比例ゲイン処理部 52 Aでこの位置偏差（Xr_X) に位置比例ゲイン Kpを乗算して速度対応の指令値 [ Kp'(Xr— X)]に変換する。また、圧力比例ゲイン処理部 54でこの圧力検出値 Pに圧力比例ゲイン Kppを乗算して速度対応の補正値（ = Κρρ· Ρ)に変換する。そして、加算器 53 Αで、指令値 [ = Kp · (Xr-X)] をこの補正値（Κρρ · Ρ) で減算補正して速度対応の指令値（速度制御用速度目標値） Uを求める [U = Kp · (Xr-X) 一 K

さらに、加算器 58で、速度目標値 Uから速度検出値 Vを減算して速度偏差（U -V) を算出し、速度制御部（モータ指令値設定部） 59において、この速度偏差（U— V) をモータ指令値（電流指令値）に変換して、これによりモータ 29 Αの速度（検出値）が目標値になるようにモータ 29 Aを制御する。このような速度制御により、モータ 2 9 Aの位置（回転角度）及び射出スクリュ 2 3の位置が変化するが、切替部 5 7では、位置検出値 Xが予め設定された基準位置 X 0に達したら、速度制御から圧力制御に切り替えて、圧力制御系からの速度目標値 U 'を選択して速度制御を行なう。

この圧力制御では、加算器 5 5で、圧力指令値 P rから圧力検出値 Pを減算して圧力偏差（= P r— P ) を算出し、圧力制御部（圧力制御用速度目標値設定部） 5 6で、この圧力偏差（P r— P ) を速度対応の指令値（圧力制御用速度目標値） U 'に変換する。

そして、加算器 5 8で、速度目標値 U 'から速度検出値 Vを減算して速度偏差 (U ' - V) を算出し、速度制御部（モータ指令値設定部） 5 9において、この速度偏差（u '—v) をモータ指令値（電流指令値）に変換して、これによりモ

—夕 2 9 Aを制御する。

このように、電動射出成形機による射出成形時の射出速度 ·射出圧力の制御が行なわれるが、速度制御用速度目標値 Uは、圧力検出値 Pに基づく補正値（=K ρρ - Ρ) により減算補正されるので、樹脂に加わる力（圧力）が大きいほど目標速度値を下げることになり、モ一夕 2 9 Αや射出スクリュ 2 3の位置に基づいて速度制御から圧力制御に切り替えながらも、この切替時に、モータ 2 9 Aの電流指令値が急変しないようになり、制御モードの切替時に樹脂に加わる力（圧力）を安定させることができ、射出圧力の急激な変動'（圧力ピーク）を抑制して安定した樹脂充填が行なえるようになる。したがって、樹脂の充填を安定して行なうことができ、成形品の品質のばらつきを抑制することができる。

また、圧力制御では、樹脂に加わる力と設定値が一致するような圧力制御を行なうことになり、適切に保圧を行なうことができ、樹脂充填後の冷却による収縮を適切に補正できる。

また、速度制御と圧力制御とが頻繁に切り替えられることもなく、この点でも制御が安定し、樹脂の充填を安定して行なうことができ、成形品の品質のばらつきを抑制することができる。

〔2〕第 2実施形態の説明

次に、本発明の第 2実施形態としての電動射出成形機について説明すると、図 3 はその射出スクリュの進退駆動系の制御ブロック図である。なお、この電動射出成形機は、制御装置の一部（速度制御系）を除くと第 1実施形態と同様に構成されるので、これらの説明は省略又は簡略化する。

本実施形態の制御装置 5 0 Bでは、第 1実施形態の速度制御系が位置指令値 X r及び位置検出値 Xを用いているのに対して、本実施形態の速度制御系では、速度指令値 V r及び速度検出値 Vが用いられている。

つまり、本実施形態の速度制御系は、速度指令値 V rから速度検出値 Vを減算して速度偏差 (= V r - V) を算出する加算器 5 I Bと、この速度偏差（=V r - V)に速度比例ゲイン Kpvを乗算して速度対応の指令値 [=Κρν· (V r - V) ] に変換する速度比例ゲイン処理部 5 2 Bと、圧力検出値 Pに圧力比例ゲイン Kpp を乗算して速度対応の補正値（=Κρρ · Ρ ) に変換する圧力比例ゲイン処理部 5 4と、速度比例ゲイン処理部 5 2 Βで変換された指令値 [ Κρν · (V r— V) ] を圧力比例ゲイン処理部 5 4で変換された補正値（Κρρ · Ρ ) で減算補正して速度対応の指令値（速度制御用速度目標値） Uを求める加算器 5 3 Βとをそなえている（次式参照)。

U = Kpv · (V r - V) - Kpp · P

つまり、第 1実施形態が位置情報に基づいて速度制御を行なっているのに対して、本実施形態では速度情報に基づいて速度制御を行なっている。

本発明の第 2実施形態としての電動射出成形機は、上述のように構成されているので、第 1実施形態としての電動射出成形機及び電動射出成形機の射出速度- 射出圧力制御方法と同様の作用効果を得られるが、第 1実施形態が位置情報に基づいて速度制御を行なっているのに対して、本実施形態では速度情報に基づいて速度制御を行なっているため、特有の効果が得られる。

つまり、位置情報に基づくフィードバック制御が、力学的には「ばね的な特性」として作用するのに対して、速度情報に基づくフィードバック制御は、力学的には「ダンパ」として作用する。「ばね的な特性」としての作用によっても、速度制御から圧力制御に切り替わる際の射出スクリュ 2 3の動きや樹脂に加わる力を滑らかに変化させるが、この制御モードの切替時には、樹脂は粘性を高めて固化しかけており、このような粘性に対しては、「ダンパ的な特性」として作用する、速度情報に基づくフィードバック制御の方が、射出スクリュ 23の動きや樹脂に加わる力を安定させることができる。したがって、射出圧力の急激な変動（圧力ピーク）をより抑制して安定した樹脂充填が行なえるようになる。これにより、成形品の品質のばらつきをより抑制することができる。

〔3〕第 3実施形態の説明

次に、本発明の第 3実施形態としての電動射出成形機について説明すると、図 4はその射出スクリュの進退駆動系の制御ブロック図である。なお、この電動射出成形機は、制御装置の一部（速度制御系）を除くと第 1， 2実施形態と同様に構成されるので、これらの説明は省略又は簡略化する。

本実施形態の制御装置 50 Cでは、速度制御系が第 1実施形態のものと第 2実施形態のものとを組み合わせたものになっている。

つまり、本実施形態の速度制御系は、位置指令値 Xrから位置検出値 Xを減算して位置偏差（=Xr_X) を算出する加算器 51 Aと、この位置偏差（Xr— X) に位置比例ゲイン Κρを乗算して速度対応の指令値 [=Κρ · (Xr-X)] に変換する位置比例ゲイン処理部 52 Aと、速度指令値 V rから速度検出値 Vを減算して速度偏差（=Vr— V) を算出する加算器 51Bと、この速度偏差（= Vr-V) に速度比例ゲイン Kpvを乗算して速度対応の指令値 [=Kpv (Vr -V)]に変換する速度比例ゲイン処理部 52 Bと、圧力検出値 Pに圧力比例ゲイン Kpp を乗算して速度対応の補正値（=Κρρ · Ρ) に変換する圧力比例ゲイン処理部 54と、速度比例ゲイン処理部 52 Αで変換された指令値 [=K p · (X r -X)]と位置比例ゲイン処理部 52Bで変換された指令値 [=Kpv(Vr— V)] との和 [二 Kp ' (Xr— X) +Kpv (Vr-V)] を圧力比例ゲイン処理部 5 4で変換された補正値（Κρρ· Ρ) で減算補正して速度対応の指令値（速度制御用速度目標値） Uを求める加算器 53 Cとをそなえている（次式参照)。

U = Kp - (Xr-X) +Kpv (Vr-V) -Κρρ · Ρ

本発明の第 3実施形態としての電動射出成形機は、上述のように構成されているので、第 1実施形態としての電動射出成形機及び電動射出成形機の射出速度 · 射出圧力制御方法と同様の作用効果と、第 2実施形態としての電動射出成形機及び電動射出成形機の射出速度 ·射出圧力制御方法と同様の作用効果とを共に得ることができる。

つまり、モ一夕 29 Aを射出スクリュ 23の動きや樹脂に加わる力を「ばね的な特性」と「ダンパ的な特性」とによってフィードパック制御するので、射出スクリュ 23の動きや樹脂に加わる力をより安定させることができ、射出圧力の急激な変動 (圧力ピーク）をより抑制して安定した樹脂充填が行なえるようになる。これにより、成形品の品質のばらつきをより抑制することができる。

ところで、上記の各実施形態では、該速度制御時には、圧力検出手段（力検出手段）からの力検出値が大きいほど、射出スクリュの速度目標値が減少するように、射出スクリュの速度目標値を圧力検出値（力検出値）に応じて減算補正している。

つまり、上記第 1実施形態における速度制御時には、位置指令値 X rから位置検出値 Xを減算して得た位置偏差 (=Xr-X) に位置比例ゲイン Kpを乗算した速度対応の指令値 [=Κρ · (Xr— X)] を、圧力検出値 Pに圧力比例ゲイン Kppを乗算して得た補正値（=Κρρ · Ρ) で減算補正して速度対応の指令値（速度制御用速度目標値） U [U = Kp · (Xr -X) -Kpp - P] を求め、速度制御の開始時点からこの速度制御用速度目標値 Uを用いて速度制御を行なっている。また、上記第 2実施形態における速度制御時には、速度指令値 Vrから速度検出値 Vを減算して得た速度偏差（= V r— V) に速度比例ゲイン Kpvを乗算して速度対応の指令値 [=Κρν· (Vr— V)] を、圧力検出値 Pに圧力比例ゲイン K pp を乗算して得た補正値（Κρρ · P) で減算補正して速度対応の指令値（速度制御用速度目標値） U [U = Kpv (Vr-V) -Kpp - P] を求め、速度制御の開始時点からこの速度制御用速度目標値 Uを用いて速度制御を行なっている。さらに、上記第 3実施形態における速度制御時には、位置偏差（=Xr— X) に位置比例ゲイン Kpを乗算した速度対応の指令値 [=Κρ · (Xr-X)] と、速度偏差（=V r -V) に速度比例ゲイン Kpvを乗算して速度対応の指令値 [= Kpv - (V r -V)] との和 [=Kp · (Xr— X) +Kpv - (V r -V)] を、圧力検出値 Pに圧力比例ゲイン Kpp を乗算して得た補正値（Κρρ · Ρ) で減算補' 正して速度対応の指令値（速度制御用速度目標値） U [U=Kp · (Xr-X) + Kpv (Vr-V) -Kpp - P] を求め、速度制御の開始時点からこの速度制御用速度目標値 uを用いて速度制御を行なつている。

ここで、各実施形態において、速度対応の指令値を、圧力検出値 Pに基づく速度対応の補正値（二 Κρρ · P )で減算補正しているのは、樹脂に加わる力（圧力）が大きいほど目標速度値を下げることによって、速度制御から圧力制御に切り替えても、この切替時に、モータ 2 9 Αの電流指令値が急変しないようにするためのものである。

このような目的を達成するには、少なくとも速度制御から圧力制御への切替時において、速度制御の速度目標値 Uが減算補正されていればよく、必ずしも速度制御の開始時から、速度制御用速度目標値 Uを減算補正しなくてはならないものではない。

そこで、速度制御時において、速度制御開始時から射出スクリュ 2 3の位置検出値が所定位置に対して所定距離内に接近するまでは、射出スクリュ 2 3の速度目標値に対する圧力検出値（力検出値）に応じた減少補正は行なわず、射出スクリュ 2 3の位置検出値が所定位置に対して所定距離内に接近したならば、射出スクリュ 2 3の速度目標値を圧力検出値（力検出値）に応じて減少補正する構成が考えられる。

以下の第 4〜 6実施形態はこのような構成に基づいている。

〔4〕第 4実施形態の説明

ここで、本発明の第 4実施形態としての電動射出成形機及び電動射出成形機の射出速度 ·射出圧力制御方法について説明すると、図 5はその速度制御時における射出スクリュ進退駆動系にかかる圧力検出値（力検出値）に応じた減少補正を行なうタイミングを示す図である。

図 5の横軸は射出スクリュ 2 3の位置 Xを示し、縦軸は射出スクリュ 2 3の目標速度 Uを示し、 X 0は速度制御から圧力制御への切替位置（VZP切替位置）を示している。

本実施形態では、その制御装置（制御手段）において、図 5に示すように、射出スクリュ 2 3の検出位置 Xが VZ P切替位置 X 0に予め設定された距離 aだけ手前まで接近したら、圧力検出値（力検出値）に応じた減少補正を行ない、逆に、射出スクリュ 2 3の検出位置 Xが V/P切替位置 X 0に距離 aまで接近するまでは、圧力検出値（力検出値）に応じた減少補正は行なわないようにして、速度制御用速度目標値 Uを設定するようになっている。

なお、距離 aは、使用者により任意に設定できるようになっているが、予め試験を行なってその結果に基づいて対象となる電動射出成形機に適するように距離 aの推奨値又は推奨範囲を設定し、使用者に案内するようにしても良い。

例えば、第 1実施形態における速度制御時に対応させれば、速度制御時点から射出スクリュ 23の検出位置 Xが VZP切替位置 X 0に距離 aまで接近する時点までは、位置指令値 X rから位置検出値 Xを減算して得た位置偏差（=X r— X) に位置比例ゲイン Kpを乗算した値 [=Κρ · (Xr-X)] を、速度対応の指令値（速度制御用速度目標値） Uとし [U = Kp · (Xr-X)], 射出スクリュ 23 の検出位置 Xが V/P切替位置 X0に距離 aまで接近してからは、位置指令値 X rから位置検出値 Xを減算して得た位置偏差 (=Xr-X) に位置比例ゲイン K Pを乗算した速度対応の指令値 [=Kp · (Xr-X)] を、圧力検出値 Pに圧力比例ゲイン Kppを乗算して得た補正値（=Κρρ· Ρ) で減算補正した値 [Kp · (Xr-X) -Kpp - P] を速度対応の指令値（速度制御用速度目標値）とするのである [U = Kp · ( r-X) 一 Kpp · P]。

同様に、第 2実施形態における速度制御時に対応させれば、速度制御時点から射出スクリュ 23の検出位置 Xが VZP切替位置 X 0に距離 aまで接近する時点までは、値 [=Kj)v， (Vr-V)] を、速度対応の指令値（速度制御用速度目標値） Uとし [υ = Κρν· (Vr— V)]、射出スクリュ 23の検出位置 Xが VZP 切替位置 X0に距離 aまで接近してからは、値 [Κρν· (Vr-V) -Kpp - P] を速度対応の指令値（速度制御用速度目標値）とするのである [U = Kpv* (V r -V) -Kpp · P]₀

同様に、第 3実施形態における速度制御時に対応させれば、速度制御時点から射出スクリュ 23の検出位置 Xが VZP切替位置 X 0に距離 aまで接近する時点までは、値 [ = Kp · (Xr-X) +Kpv (Vr-V)] を、速度対応の指令値 (速度制御用速度目標値） Uとし [U = Kp · (Xr-X) +Kpv (Vr-V)], 射出スクリュ 23の検出位置 Xが VZP切替位置 X 0に距離 aまで接近してからは、値 [Kp · (Xr— X) +Kpv (Vr-V) -Kpp - P] を速度対応の指令値（速度制御用速度目標値）とするのである [U = K p · (X r - X) + Κρν · (V

本発明の第 4実施形態としての電動射出成形機及び電動射出成形機の射出速度 ·射出圧力制御方法は上述のように構成されているので、速度制御時における速度目標値の圧力検出値（力検出値）に応じた減少補正が、射出スクリュ 2 3の検出位置 Xが V/ P切替位置 X 0にある程度接近した段階で開始されるようになり、速度制御時にはかかる減少補正は行なわれずに、制御開始時（速度制御開始時）に速度設定に追従することが優先されるようになる。

このため、上記の第 1〜3実施形態の効果、即ち、射出圧力の急激な変動（圧力ピーク）をより抑制して安定した樹脂充填が行なえるようになる効果に加えて、制御開始時の立ち上がり特性が改善されるとともに、 V/ Ρ切替位置近傍での圧カオ一バシュートを防止できる効果が得られる。

〔5〕第 5実施形態の説明

次に、本発明の第 5実施形態としての電動射出成形機及び電動射出成形機の射出速度 ·射出圧力制御方法について説明すると、図 6はその射出スクリュ進退駆動系の速度制御時に用いる補正係数について説明する図である。

本実施形態では、速度制御時における上記減少補正の際に、次の各式に示すように、減少補正量に例えば図 6に示すように時間経過に応じて 0力ら 1へと増加する可変の補正係数 αを乗算している。

第 1実施形態対応

U= K p · (X r - X) ― a - Κρρ · P

第 2実施形態対応

U=Kpv · (V r - V) ― a · Kpp · P

第 3実施形態対応

U= K p · (X r - X) + Kpv - (V r - V) - ο; · Kpp · P

なお、補正係数ひは例えば図 6に示すように時点 t _nでは 0でその後線形に増加し時点 t _aでは 1になっているが、このような時点 t _nは速度制御時における減少補正開始時点とし、時点 t _aは射出スクリュ 2 3が VZ P切替位置に到達する前になるように事前のデータ等から設定すればよい。また、射出スクリュ 2 3の検出位置 Xが V/P切替位置 X 0に距離 aまで接近した位置に到達した時点を、補正係数ひが立ち上がる（0よりも大となる）時点 t _nとすれば、第 4実施形態において本構成を付加することになり、このような構成も好ましい。

本発明の第 5実施形態としての電動射出成形機及び電動射出成形機の射出速度 ·射出圧力制御方法はこのように構成されるので、第 1〜4実施形態と同様の作用効果に加えて、補正係数 aによって、減少補正開始時には僅かな減少補正であるが、射出スクリュ 2 3の位置が VZP切替位置に近づくのにしたがって、減少補正を徐々に増加させるようになり、速度制御から圧力制御への切替をより円滑に行なうことができるようになる。

〔6〕第 6実施形態の説明

次に、本発明の第 6実施形態としての電動射出成形機及び電動射出成形機の射出速度 *射出圧力制御方法について説明すると、図 7はその速度制御時における射出スグリュ進退駆動系にかかる圧力検出値（力検出値）に応じた減少補正を行なうタイミングを示す図であり図 5に対応し、図 8はそのタイミングの設定を説明する図である。

本実施形態では、図 7に示すように、第 4実施形態と同様に、射出スクリュ 2 3の検出位置 Xが VZP切替位置 X 0に距離 bだけ手前まで接近したら、圧力検出値（力検出値）に応じた減少補正を行ない、逆に、射出スクリュ 2 3の検出位置 Xが VZP切替位置 X 0に距離 bまで接近するまでは、圧力検出値（力検出値）に応じた減少補正は行なわないようにして、速度制御用速度目標値 Uを設定するようになつている。

第 4実施形態の距離 aが予め設定された一定値であるのに対して、本実施形態の距離 bは、その時点（各制御周期での時点）における速度目標値と圧力検出値 (力検出値）とに基づいて演算によって求めるようにしている。

例えばある時点において、射出スクリュ 2 3の検出位置 Xが X aであり、圧力指令値 P rが P aであって、 VZP切替位置 X 0付近での圧力指令値 P rの想定値を P_H、射出スクリュ 2 3による最大圧力値を Pmax とすると、距離 bは次式により算出することができる。 b = ( I P a - P_H I ZP面） - (X 0 - X a)

このように設定するのは、 V/P切換位置に到達した時点で保圧行程に移行するので、ユーザが設定した保圧圧力目標値と圧力検出値との偏差に応じて VZP 切換位置よりも手前になじみ制御（即ち、減少補正制御）の開始位置を設定する必要があるからである。そこで、保圧行程切換直前で圧力設定又は速度設定値を変更した位置と V/P切換位置との間になじみ制御（即ち、減少補正制御）の開始位置を設定するようにしたものである。また、保圧圧力目標値と圧力検出値との偏差が大きい場合は、偏差が小さい場合に比べて VZP切換位置よりもなるベく前の時点から減少補正を実施した方がなじみ制御としては効果的なためである。本発明の第 6実施形態としての電動射出成形機及び電動射出成形機の射出速度 ·射出圧力制御方法はこのように構成されるので、第 4実施形態と同様の作用効果に加えて、圧力検出値（力検出値）に応じた減少補正を開始するタイミングが、圧力指令値 P rが大きいほど早くされるため、速度制御から圧力制御への切替をより円滑に行なえるようになる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することがでさる。

例えば、第 5実施形態と第 6実施形態とを組み合わせても良い。産業上の利用可能性

以上のように、本発明によれば、速度制御では、射出圧力の急激な変動（圧力ピーク）を抑制して安定した樹脂充填が行なえるようになり、樹脂の充填状況に応じて速度制御と圧力制御の切替を頻繁に行なわれることがなく、安定した制御を行なえる。また、圧力制御では、樹脂に加わる力と設定値が一致するような圧力制御を行なうことになり、適切に保圧を行なうことができ、樹脂充填後の冷却による収縮を適切に補正できる。また、速度制御時において、該速度制御開始時から該位置検出値が該所定位置に対して所定距離内に接近するまでは、該射出スクリュの速度目標値に対する該カ検出値に応じた減少補正は行なわず、該位置検出値が該所定位置に対して該所定距離内に接近したことを条件に、該射出スクリュの速度目標値を該カ検出値に応じて減少補正することにより、制御開始時の立ち上がり特性が改善されるとともに、速度制御から圧力制御への切替位置近傍での圧力オーバシュートを防止できる効果が得られる。

従って、本発明は、電動モータによって射出スクリュを進退駆動するとともに、該電動モー夕を速度制御と圧力制御との 2つの制御モードにより制御する、電動射出成形機に用いて好適であり、その有用性は極めて高いものと考えられる。

Claims

請求の範囲

1. 射出シリンダ（22)内に装備された射出スクリュ（23) を電動モータ（2 9 A) で進退方向へ駆動して該射出シリンダ（22) 内の樹脂材料（3) を金型 (1, 2) 内に射出し充填する電動射出成形機において、

該金型（1， 2) 内に該樹脂材料（3) を充填する際には該電動モータ（29 A) を速度制御し、該充填後の樹脂収縮分を補填する際には該電動モータ（29 A) を圧力制御する制御手段（50A〜50C) と、

該射出スクリュ（ 23 )の進退方向の位置を検出又は推定する位置検出手段と、該射出スクリュ（23)の進退方向の速度を検出又は推定する速度検出手段と、該金型（1, 2) 内の該樹脂材料（3) に加わる力を検出又は推定する力検出手段（63 a〜63 d) とをそなえ、

該制御手段（ 50 A〜 50 C) は、

該位置検出手段からの位置検出値が予め設定された所定位置に達したら上記の速度制御から圧力制御への切り替えを行ない、

該速度制御時の少なくとも上記の速度制御から圧力制御への切り替え前には、該カ検出手段（63 a〜63 d)からの力検出値が大きいほど該射出スクリュ（ 2 3) の速度目標値が減少するように、該射出スクリュ（23) の速度目標値を該力検出値に応じて補正して、該速度検出手段からの速度検出値が該速度目標値になるように該電動モ一夕（29A) を速度フィードバック制御し、

該圧力制御時には、該カ検出値と該樹脂材料（3) に加えるべき力目標値との差に応じて速度目標値を導出し、該速度検出値が上記の導出した速度目標値になるように該電動モー夕（29A) を速度フィードバック制御して該カ検出値と該力目標値とがー致するように制御する

ことを特徴とする、電動射出成形機。

2. 該制御手段（ 50 A〜 50 C) は、

該速度制御時において、該速度制御開始時から該位置検出値が該所定位置に対して所定距離内に接近するまでは、該射出スクリュ（23) の速度目標値に対する該カ検出値に応じた減少補正は行なわず、該位置検出値が該所定位置に対して該所定距離内に接近したことを条件に、該射出スクリュ（23) の速度目標値を該カ検出値に応じて減少補正する

ことを特徴とする、請求の範囲第 1項記載の電動射出成形機。

3. 該制御手段（ 50 A〜 50 C) は、

該射出スクリュ（23)の速度目標値を該カ検出値に応じて減少補正する際に、該位置検出値が該所定位置に近づくほど該カ検出値に応じて減少補正量が大きくなるように 0から 1に次第に増加する係数を該減少補正量に乗算する

ことを特徴とする、請求の範囲第 2項記載の電動射出成形機。

4. 該所定距離は、その時点の該速度目標値と該カ検出値とに基づいて演算によつて求められることを特徴とする、請求の範囲第 2項記載の電動射出成形機。

5. 該カ検出手段として、該金型（1, 2) 内の該樹脂材料（3) に加わる圧力を検出又は推定する圧力検出手段（63 a〜63 d) をそなえ、

該制御手段（ 50 A) は、

該速度制御時には、該射出スクリュ（23) の位置指令値と該位置検出手段からの該位置検出値との偏差に位置比例ゲインを乗算した値から、該圧力検出手段 (63 a〜63 d) からの圧力検出値に圧力比例ゲインを乗算した値を減算して該速度目標値とし、

該圧力制御時には、該カ目標値に相当する圧力指令値と該圧力検出手段（63 a〜63 d) からの圧力検出値との偏差に基づき導出した値を該速度目標値とする

6. 該カ検出手段として、該金型（1, 2) 内の該樹脂材料（3) に加わる圧力を検出又は推定する圧力検出手段（63 a〜63 d) をそなえ、

該制御手段（50B) は、

該速度制御時には、該射出スクリュ（23) の速度指令値と該速度検出手段からの該速度検出値との偏差に速度比例ゲインを乗算した値から、該圧力検出手段 (63 a〜63 d) からの圧力検出値に圧力比例ゲインを乗算した値を減算して速度目標値とし、

7. 該カ検出手段として、該金型（1, 2) 内の該樹脂材料（3) に加わる圧力を検出又は推定する圧力検出手段（63 a〜63 d) をそなえ、

該制御手段（50C) は、

該速度制御時には、該射出スクリュ（23) の位置指令値と該位置検出手段からの該位置検出値との偏差に位置比例ゲインを乗算した値と、該射出スクリュ（ 2 3 ) の速度指令値と該速度検出手段からの該速度検出値との偏差に速度比例ゲインを乗算した値とを加算し、該加算値から、該圧力検出手段（63 a〜63 d) からの圧力検出値に圧力比例ゲインを乗算した値を減算して速度目標値とし、該圧力制御時には、該カ目標値に相当する圧力指令値と該圧力検出手段（63 a〜63 d) からの圧力検出値との偏差に基づき導出した値を該速度目標値とする

8. 射出シリンダ（22) 内に装備された射出スクリュ（23) を電動モータ（2 9A) で進退方向へ駆動して該射出シリンダ（22) 内の樹脂材料（3) を金型

(1， 2) 内に射出し充填する際に、まず、該電動モータ（29A) を速度制御 ' することにより該金型（1, 2) 内に該樹脂材料（3) を充填し、該充填後には該電動モータ（29A) を圧力制御することにより樹脂収縮分を補填する電動射出成形機の射出速度 ·射出圧力制御方法において、

該速度制御時の少なくとも上記の速度制御から圧力制御への切り替え前には、樹脂材料（3) に加わる力の検出値が大きいほど該射出スクリュ（23) の速度目標値が減少するように、該射出スクリュ（23) の速度目標値を該カ検出値に応じて補正して、該射出スクリュ（23) の速度の検出値が該速度目標値になるように該電動モー夕（29A) を速度フィードバック制御し、

射出スクリュ（23) の進退方向の位置が予め設定された所定位置に達したら上記の速度制御から圧力制御への切り替えを行ない、

ことを特徴とする、電動射出成形機の射出速度 ·射出圧力制御方法。

9. 該速度制御時には、該速度制御開始時から該位置検出値が該所定位置に対して所定距離内に接近するまでは、該射出スクリュ（23) の速度目標値に対する該カ検出値に応じた減少補正は行なわず、該位置検出値が該所定位置に対して該所定距離内に接近したことを条件に、該射出スクリュ（23) の速度目標値を該力検出値に応じて減少補正する

ことを特徴とする、請求の範囲第 8項記載の電動射出成形機の射出速度 ·射出圧力制御方法。

10. 該射出スクリュ（23) の速度目標値を該カ検出値に応じて減少補正する際に、該位置検出値が該所定位置に近づくほど該カ検出値に応じて減少補正量が大きくなるように 0から 1に次第に増加する係数を該減少補正量に乗算することを特徴とする、請求の範囲第 9項記載の電動射出成形機の射出速度 ·射出圧力制御方法。

11. 該所定距離は、その時点の該速度目標値と該カ検出値とに基づいて演算によつて求められることを特徴とする、請求の範囲第 9項記載の電動射出成形機の射出速度 ·射出圧力制御方法。

12. 上記の樹脂材料（3) に加わる力として該金型（1, 2) 内の該樹脂材料 (3) に加わる圧力を用い、

該速度制御時には、該射出スクリュ（23) の位置指令値と位置検出値との偏差に位置比例ゲインを乗算した値から、該樹脂材料（3) に加わる圧力の検出値に圧力比例ゲインを乗算した値を減算して該速度目標値とし、

該圧力制御時には、該カ目標値に相当する圧力指令値と該圧力検出値との偏差に基づき導出した値を該速度目標値とする

13. 上記の樹脂材料（3) に加わる力として該金型（1, 2) 内の該樹脂材料 (3) に加わる圧力を用い、

該速度制御時には、該射出スクリュ（23) の速度指令値と速度検出値との偏差に速度比例ゲインを乗算した値から、圧力検出値に圧力比例ゲインを乗算した値を減算して速度目標値とし、

該圧力制御時には、圧力指令値と該圧力検出値との偏差に基づき導出した値を該速度目標値とする

14. 上記の樹脂材料（3) に加わる力として該金型（1， 2) 内の該樹脂材料 (3) に加わる圧力を用い、

該速度制御時には、該射出スクリュ（23) の位置指令値と位置検出値との偏差に位置比例ゲインを乗算した値と、該射出スクリュ（23) の速度指令値と速度検出値との偏差に速度比例ゲインを乗算した値とを加算し、該加算値から、該樹脂材料（3) に加わる力の検出値に圧力比例ゲインを乗算した値を減算して該速度目標値とし、

該圧力制御時には、該樹脂材料（3) に加えるべき力の目標値に相当する圧力指令値と圧力検出値との偏差に基づき導出した値を該速度目標値とすることを特徴とする、請求の範囲第 8項記載の電動射出成形機の射出速度 ·射出圧力制御方法。