(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形機の所定箇所の圧力を電圧値として出力する圧力センサと、前記圧力センサから出力された電圧値を周波数信号に変換して出力するＶ／Ｆ変換器と、前記Ｖ／Ｆ変換器から出力された周波数信号の周期を計測して出力するカウンタと、前記カウンタから出力された周期に基づいて前記射出成形機における圧力を制御する演算装置とを有してなる圧力制御装置において、
前記カウンタは、前記Ｖ／Ｆ変換器から出力された周波数信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでのクロックによる時間を計測して出力するとともに、前記Ｖ／Ｆ変換器から出力された周波数信号の前記クロックによる一定時間内のパルス数を計測して出力し、
前記演算装置は、前記Ｖ／Ｆ変換器から出力された周波数信号の周波数が所定の周波数以下の場合は、前記カウンタから出力された前記周波数信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間に基づいて前記射出成形機における圧力を制御し、前記Ｖ／Ｆ変換器から出力された周波数信号の周波数が前記所定の周波数よりも高い場合は、前記カウンタから出力されたパルス数によって前記一定時間を除算した値に基づいて前記射出成形機における圧力を制御することを特徴とする圧力制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力制御装置において、
前記圧力センサは、前記射出成形機に設けられた歪みゲージである圧力制御装置。
【請求項３】
射出成形機の所定箇所の圧力を電圧値として検出し、該電圧値を周波数信号に変換し、該周波数信号の周期に基づいて前記射出成形機における圧力を制御する圧力制御方法であって、
前記周波数信号の周波数が所定の周波数以下の場合は、前記周波数信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでのクロックによる時間を計測して前記周期とし、また、前記周波数信号の周波数が前記所定の周波数よりも高い場合は、前記周波数信号の前記クロックによる一定時間内のパルス数を計測し、前記一定時間を前記パルス数で除算した値を前記周期とする圧力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歪みゲージ等を用いて射出成形機の所定箇所の圧力を測定し、その測定結果に基づいて圧力を制御する圧力制御装置及び圧力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、射出成形機には、計量時や射出完了後の冷却時にシリンダ内部の圧力を一定に保つために、歪みゲージからなるロードセルセンサが設けられている。また、型締力を数値化して制御するために、金型を締め付けるためのタイバーに、タイバーの伸縮を検知するタイバーセンサが設けられている。このように構成された射出成形機においては、ロードセルセンサによって測定された圧力に基づいてシリンダ内部の圧力が制御され、また、タイバーセンサによって測定された圧力に基づいて金型の型締力が制御されている。
【０００３】
上述したようなロードセルセンサやタイバーセンサとしては、歪みゲージが用いられているが、歪みゲージは取り付けられた箇所における圧力に応じた電圧値を出力するため、射出成形機においては、歪みゲージから出力された電圧値を周波数信号に変換し、その周波数信号の周期に基づいて圧力を制御することが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３２２３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したような周波数信号の周期はクロックを用いて計測されるため、周波数信号の立ち上がりのタイミングとクロックとの間にずれが生じる。そのため、周期が短い周波数信号においては、計測される周期の誤差が大きくなってしまう。上述した射出成形機のように、圧力に応じた電圧値を出力してその電圧値を周波数信号に変換するものにおいては、歪みゲージから出力された電圧値が低いほど、変換された周波数信号の周波数が高くなってその周期が短いものとなるため、それによって生じる誤差が大きくなって精度が悪くなってしまうという問題点がある。
【０００６】
ここで、一定時間を窓としてその窓内の周波数信号によるパルス数を計測し、その窓の幅を、計測したパルス数で除算した値を周波数信号の周期とする方法も考えられている。しかしながら、この方法では、歪みゲージから出力された電圧値が低く、変換された周波数信号の周期が短いものについては、上述したような周波数信号の立ち上がりのタイミングとクロックとの間のずれによる誤差が小さくなるものの、歪みゲージから出力された電圧値が高く、変換された周波数信号の周期が長いものについては、その窓内のパルス数が少なくなることにより、周波数信号の立ち上がりのタイミングとクロックとの間のずれによる誤差が大きくなって精度が悪くなってしまうという問題点がある。
【０００７】
本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、圧力に応じた電圧値を周波数信号に変換してその周波数信号の周期に応じて圧力を制御する場合に、周波数信号の周期によらずに精度良く圧力を制御することができる圧力制御装置及び圧力制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、
射出成形機の所定箇所の圧力を電圧値として出力する圧力センサと、前記圧力センサから出力された電圧値を周波数信号に変換して出力するＶ／Ｆ変換器と、前記Ｖ／Ｆ変換器から出力された周波数信号の周期を計測して出力するカウンタと、前記カウンタから出力された周期に基づいて前記射出成形機における圧力を制御する演算装置とを有してなる圧力制御装置において、
前記カウンタは、前記Ｖ／Ｆ変換器から出力された周波数信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでのクロックによる時間を計測して出力するとともに、前記Ｖ／Ｆ変換器から出力された周波数信号の前記クロックによる一定時間内のパルス数を計測して出力し、
前記演算装置は、前記Ｖ／Ｆ変換器から出力された周波数信号の周波数が所定の周波数以下の場合は、前記カウンタから出力された前記周波数信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間に基づいて前記射出成形機における圧力を制御し、前記Ｖ／Ｆ変換器から出力された周波数信号の周波数が前記所定の周波数よりも高い場合は、前記カウンタから出力されたパルス数によって前記一定時間を除算した値に基づいて前記射出成形機における圧力を制御することを特徴とする。
【０００９】
また、射出成形機の所定箇所の圧力を電圧値として検出し、該電圧値を周波数信号に変換し、該周波数信号の周期に基づいて前記射出成形機における圧力を制御する圧力制御方法であって、
前記周波数信号の周波数が所定の周波数以下の場合は、前記周波数信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでのクロックによる時間を計測して前記周期とし、また、前記周波数信号の周波数が前記所定の周波数よりも高い場合は、前記周波数信号の前記クロックによる一定時間内のパルス数を計測し、前記一定時間を前記パルス数で除算した値を前記周期とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように本発明においては、射出成形機の所定箇所の圧力に応じた周波数信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでのクロックによる時間を計測するとともに、その周波数信号のクロックによる一定時間内のパルス数を計測し、周波数信号の周波数が所定の周波数以下の場合は、周波数信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間に基づいて射出成形機における圧力を制御し、また、周波数信号の周波数が所定の周波数よりも高い場合は、パルス数によって一定時間を除算した値に基づいて射出成形機における圧力を制御する構成としたため、圧力に応じた電圧値を周波数信号に変換してその周波数信号の周期に応じて圧力を制御する場合に、周波数信号の周期によらずに精度良く圧力を制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の圧力制御装置の実施の一形態を示すブロック図である。
【図２】図１に示した圧力制御装置が用いられる射出成形機の一例を示す図である。
【図３】図１に示した圧力制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図４】図１に示したカウンタにおける周期の計測動作を説明するための図であり、（ａ）は周波数信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間を周期として計測する場合を示す図、（ｂ）は一定時間内の周波数信号のパルス数に基づいて周期を計測する場合を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の圧力制御装置の実施の一形態を示すブロック図であり、図２は、図１に示した圧力制御装置が用いられる射出成形機の一例を示す図である。
【００１４】
本形態は図１に示すように、圧力センサである歪みゲージ１と、アンプ２と、Ｖ／Ｆ変換器３と、カウンタ４と、制御演算装置５と、モータアンプ６と、モータ７とから構成されている。
【００１５】
歪みゲージ１は、図２に示した射出成形機のロードセルセンサ２４となって、シリンダ１６内の圧力を電圧値として出力したり、タイバーセンサ１２となって、タイバー２１の伸縮状態を電圧値として出力したりする。
【００１６】
アンプ２は、歪みゲージ１から出力された電圧値を増幅して出力する。
【００１７】
Ｖ／Ｆ変換器３は、アンプ２から出力された電圧値を１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの周波数信号に変換して出力する。
【００１８】
カウンタ４は、Ｖ／Ｆ変換器３から出力された周波数信号の周期を計測して出力する。
【００１９】
制御演算装置５は、カウンタ４から出力された周期に基づいてモータ回転指令を出力する。
【００２０】
モータアンプ６は、制御演算装置５から出力されたモータ回転指令を増幅し、このモータ回転指令に基づいて、型締モータ１１や射出モータ２５のモータ７が回転する。
【００２１】
このように構成された圧力制御装置は、図２に示すような射出成形機に用いられる。図２に示す射出成形機は、ベッド２２と、ベッド２２に固定されたシリンダ１６及び射出モータ２５と、スクリュ１７や計量モータ２０を有する射出可動部１９とを備え、射出可動部１９は、射出モータ２５に接続されたボールネジ２３が回転することで前進後退するよう構成されている。そして、計量モータ２０を回転させることにより、計量モータ２０に接続されたスクリュ１７が回転し、ホッパ１８内の樹脂材料がシリンダ１６内部へ送り込まれ、その後、シリンダ１６内部の樹脂を、固定盤１５に固定された金型１４内に高速に射出する。この際、型締モータ１１によって可動盤１３を移動させ、金型１４のタイバー２１による型締力が制御される。
【００２２】
以下に、上記のように構成された圧力制御装置の動作について説明する。
【００２３】
図３は、図１に示した圧力制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【００２４】
まず、歪みゲージ１において、射出成形機の所定箇所の圧力が電圧値として検出され、出力される（ステップＳ１）。これは、ロードセルセンサ２４の歪みゲージ１においては、シリンダ１６内の圧力が電圧値として出力され、タイバーセンサ１２の歪みゲージ１においては、タイバー２１の伸縮状態が電圧値として出力されることになる。
【００２５】
歪みゲージ１から出力された電圧値は、非常に微弱なものであるため、アンプ２において増幅される（ステップＳ２）。
【００２６】
アンプ２にて増幅された電圧値はＶ／Ｆ変換器３に入力され、Ｖ／Ｆ変換器３において１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの周波数信号に変換されて出力される（ステップＳ３）。
【００２７】
Ｖ／Ｆ変換器３から出力された周波数信号はカウンタ４に入力され、カウンタ４において、Ｖ／Ｆ変換器３から出力された周波数信号の周期が計測される。
【００２８】
ここで、カウンタ４の動作について詳細に説明する。
【００２９】
図４は、図１に示したカウンタ４における周期の計測動作を説明するための図であり、（ａ）は周波数信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間を周期として計測する場合を示す図、（ｂ）は一定時間内の周波数信号のパルス数に基づいて周期を計測する場合を示す図である。なお、図中クロックは周波数１ＭＨｚ、周期１μｓであり、パルス信号Ａは周波数１ｋＨｚ、周期１ｍｓであり、パルス信号Ｂは周波数１０ｋＨｚ、周期１００μｓである。また、図中ａは、パルス信号Ａ，Ｂの始めの立ち上がりエッジが検出されるタイミングを示し、ｂはパルス信号Ｂにて次に検出される立ち上がりエッジが検出されるタイミングを示し、ｃはパルス信号Ａにて次に検出される立ち上がりエッジが検出されるタイミングを示す。
【００３０】
上述したような周波数を有するパルス信号Ａ，Ｂがカウンタ４に入力されると、周波数信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間を周期として計測した場合、図４（ａ）に示すように、クロックとパルス信号Ａ，Ｂの始めの立ち上がりエッジａとが重なると、周期が１クロック遅れて測定されてしまい、それにより、最大１クロック分の誤差が生じてしまうことになる。その場合、パルス信号Ａについては、周期１ｍｓに対して、１クロック分の１μｓ（０．１％）の誤差Ｘ1が生じ、また、パルス信号Ｂについては、周期１００μｓに対して、１クロック分の１μｓ（１％）の誤差Ｙ1が生じてしまう。
【００３１】
また、一定時間内の窓内において周波数信号のパルス数を計測し、その時間をパルス数によって除算することによって周期を計測した場合、図４（ｂ）に示すように、周波数が低いパルス信号Ａに対して窓の範囲を１００ｍｓに設定すると、最大１０μｓ（１％）の誤差Ｘ2が生じることとなり、パルス信号Ｂについては、窓の範囲を１００ｍｓに設定すると、最大０．１μｓ（０．１％）の誤差Ｙ2が生じることとなる。このようにして周波数信号の周期を計測することは、窓を広範囲とすることでその誤差を小さくすることができるという特徴があり、そのために、パルス信号Ｂについてはその誤差が小さくなったものの、周波数が低いパルス信号Ａについては誤差が大きくなってしまう。周波数が低いパルス信号Ａについて高い精度を得るためには、１０００クロック以上のカウントが必要となるため、窓の範囲を１ｓ以上に設定する必要がある。しかしながら、そのような設定をした場合は、測定に時間がかかって実用的ではない。
【００３２】
そこで、本形態においては、周波数にしきい値を設け、Ｖ／Ｆ変換器３から出力された周波数信号の周波数がこのしきい値以下であるかどうかによって、上記２つの処理を選択的に行うことにより、精度を向上させる。
【００３３】
カウンタ４においては、クロックの数をカウントすることにより、Ｖ／Ｆ変換器３から出力された周波数信号の周期を計測しているため、カウンタ４から出力されたカウント数に基づいて、周波数信号の周期や一定時間の窓内のパルス数を検出することができる。すなわち、カウンタ４においては、実質的に、Ｖ／Ｆ変換器３から出力された周波数信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間を計測して出力するとともに、Ｖ／Ｆ変換器３から出力された周波数信号の一定時間の窓内のパルス数を計測して出力していることとなる（ステップＳ４）。また、Ｖ／Ｆ変換器３から出力された周波数信号の周波数も検出することができる。
【００３４】
そして、制御演算装置５において、Ｖ／Ｆ変換器３から出力された周波数信号の周波数が所定の周波数であるしきい値以下の場合は（ステップＳ５）、カウンタ４から出力された周波数信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間が、Ｖ／Ｆ変換器３から出力された周波数信号の周期とされ、その周期に応じたモータ回転指令が出力される（ステップＳ６）。また、Ｖ／Ｆ変換器３から出力された周波数信号の周波数がしきい値よりも高い場合は、窓の幅となる時間が、カウンタ４にて窓内にて計測されたパルス数によって割られ、その値が、Ｖ／Ｆ変換器３から出力された周波数信号の周期とされ、その周期に応じたモータ回転指令が出力される（ステップＳ７）。
【００３５】
ここで、上述したしきい値について説明する。
【００３６】
制御演算装置５に与えられるしきい値は、上述した２つの周期計測方法のいずれを用いてもほぼ同一の精度を得ることができるように設定する必要がある。
【００３７】
周波数が３ｋＨｚ、周期が３３３μｓのパルス信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間をカウンタ４にて測定した値をパルス信号の周期として検出すると、最大で１．０μｓ（０．３％）の誤差が生じる。３ｋＨｚよりも高い周波数では、このようにパルス信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間を周波数信号の周期とすると、周期の計測精度が悪くなってしまう。また、周波数が３ｋＨｚ、周期が３３３μｓのパルス信号について、１００ｍｓの時間を有する窓内のパルス数をカウントして、その窓の幅をパルス数で割った値を周波数信号の周期とすると、最大で１．１μｓ（約０．３％）の誤差が生じる。３ｋＨｚよりも低い周波数では、このように窓を用いて周波数信号の周期とすると、周期の計測精度が悪くなってしまう。
【００３８】
そこで、制御演算装置５に与えられるしきい値として３ｋＨｚを設定する。
【００３９】
そして、制御演算装置５において、図４に示したパルス信号Ａについては、周波数が１ｋＨｚであるため、パルス信号の立ち上がりエッジから次の立ち上がりエッジまでの時間を周波数信号の周期として用い、また、パルス信号Ｂについては、周波数が１０ｋＨｚであるため、１００ｍｓの時間を有する窓内のパルス数をカウントして、その窓の幅をパルス数で割った値を周波数信号の周期として用いる。これにより、周波数信号の周期の計測の誤差が０．３％以下となる高い精度の計測を行うことができる。
【００４０】
その後、上述したようにして制御演算装置５から出力されたモータ回転指令に基づいてモータアンプ６を介してモータ７が駆動し、射出成形機におけるシリンダ１６内の圧力や、金型１４のタイバー２１による型締力が制御されることになる。
【符号の説明】
【００４１】
１    歪みゲージ
２    アンプ
３    Ｖ／Ｆ変換器
４    カウンタ
５    制御演算装置
６    モータアンプ
７    モータ
１１    型締モータ
１２    タイバーセンサ
１３    可動盤
１４    金型
１５    固定盤
１６    シリンダ
１７    スクリュ
１８    ホッパ
１９    射出可動部
２０    計量モータ
２１    タイバー
２２    ベッド
２３    ボールネジ
２４    ロードセルセンサ
２５    射出モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0005462692.tif 000005