(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出速度のフィードバック制御を行うと共に射出圧力のフィードバック制御を行う射出成形機の射出制御方法において、
ａ）設定された射出速度指令パターンにより射出速度のフィードバック制御のみの射出制御による成形を行い、全射出区間の射出圧力パターンを基準射出圧力パターンとして記憶し、
ｂ）その後、前記設定された射出速度指令パターンにより射出速度のフィードバック制御のみの射出制御による成形を行い、該基準射出圧力パターンとの射出圧力偏差の絶対値を時系列に全射出区間求め、
ｃ）前記ｂ）を所定回数行い、各成形時に時系列的に求められた射出圧力偏差の絶対値をそれぞれ積算し、
ｄ）該圧力偏差の積算値に基づいて前記射出速度指令パターンを修正し、該修正した射出速度指令パターンを前記射出速度のフィードバック制御における射出速度指令パターンとし、前記基準射出圧力パターンを射出圧力のフィードバック制御の射出圧力指令パターンとすることを特徴とする射出成形機の射出制御方法。
【請求項２】
射出速度のフィードバック制御を行うと共に射出圧力のフィードバック制御を行う射出成形機の射出制御方法において、
ａ）設定された射出速度指令パターンにより射出速度のフィードバック制御のみの射出制御による成形を行い、全射出区間の射出圧力パターンを基準射出圧力パターンとして記憶し、
ｂ）その後、該設定された射出速度指令パターンにより射出速度のフィードバック制御のみの射出制御による成形を行い、該基準射出圧力パターンとの射出圧力偏差を時系列に全射出区間求めると共に、スクリュの指令位置と実際の位置との位置偏差が設定値以上になった時点を位置偏差増大点として記憶し、
ｃ）ｂ）を所定回数行い、各成形時に時系列的に求められた射出圧力偏差をそれぞれ積算すると共に前記位置偏差増大点において最小のスクリュ前進位置を求め、
ｄ）時系列的に求めた射出圧力偏差の積分値とその絶対値での最大値との比率に基づいて、及び前記ｃ）で求めた最小のスクリュ前進位置以降では、前記比率と予め設定された設定比率で時系列的に増加させた値に基づいて射出速度指令パターンの補正値を求め、
ｅ）該求められた補正値に基づいて上記射出速度指令パターンを修正し、該修正した射出速度指令パターンを上記射出速度のフィードバック制御における射出速度指令パターンとし、上記基準射出圧力パターンを射出圧力のフィードバック制御の射出圧力指令パターンとすることを特徴とする射出成形機の射出制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、射出成形機の射出制御方法に関する。特に、射出速度のフィードバック制御を行うと共に射出圧力のフィードバック制御を行う射出制御における射出速度指令パターン、射出圧力指令パターンを簡単に得ることができる射出制御方法を提供することにある。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機の射出制御は、従来スクリュ位置に対するスクリュの射出速度（前進速度）を制御することによって行われることが一般的であった。しかし、成形品の良否は射出速度の影響よりも射出圧力、即ち樹脂の流動圧力の影響の方が大きい。そこで、射出圧力を検出し、該射出圧力が設定値と一致するように圧力のフィードバック制御を行う射出制御方法が開発されている（特開平３−５８８２１号公報参照）。さらには、射出中の射出圧力を検出し、この射出圧力パターン（波形）を編集し、編集された圧力パターンを目標値として圧力のフィードバック制御を行って射出制御を行う方法も、例えば国際公開公報ＷＯ９２／１１９９４号等で公知である。
【０００３】
また、射出制御を射出速度のフィードバック制御と圧力のフィードバック制御を行う制御も本願出願人によって特願平６ー１２４７４２号によって提案されている。この射出速度制御と圧力制御を同時に行う方法は、設定圧力パターンと一致するように速度指令を修正しながら、設定射出圧力パターンと実際の射出圧力波形が一致するまで行い繰り返し射出速度、射出圧力制御を行い、設定射出圧力パターンと実際の射出圧力波形が一致した段階で良成形品が得られなければ、再度設定射出圧力パターンを修正し、この修正した設定射出圧力パターンに基づいて、前述同様の射出速度指令を修正しながら射出速度、射出圧力制御を行い、良成形品が得られる設定射出圧力パターン及び速度指令を得るものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した射出圧力のフィードバック制御では、設定された射出圧力とセンサで検出した射出圧力よりその圧力偏差を求め、該偏差に基づいてＰＩＤ（比例、積分、微分）制御がなされるものであるが、最適な設定圧力（圧力パターン）を求め設定することが難しく、金型が変わる毎にこの難しい最適圧力パターンを設定する作業が必要になる。さらに、このフィードバック制御のＰＩＤパラメータ（ゲイン）は一度設定されると変更されるものではなく、制御対象（金型）が変わっても変更されないことから制御自体はかわらず、最適な制御が難しいという問題がある。
【０００５】
また、上述した射出速度と射出圧力のフィードバック制御を行う方法においても、最適な目標値となる射出圧力パターン、速度指令等の射出条件を得ることに時間を要するという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、射出速度と射出圧力のフィードバック制御を行う方法において、簡単に最適射出条件を得ることができる射出制御方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１に係わる発明は、射出速度のフィードバック制御を行うと共に射出圧力のフィードバック制御を行う射出成形機の射出制御方法において、
ａ）設定された射出速度指令パターンにより射出速度のフィードバック制御のみの射出制御による成形を行い、全射出区間の射出圧力パターンを基準射出圧力パターンとして記憶し、
ｂ）その後、前記設定された射出速度指令パターンにより射出速度のフィードバック制御のみの射出制御による成形を行い、該基準射出圧力パターンとの射出圧力偏差の絶対値を時系列に全射出区間求め、
ｃ）前記ｂ）を所定回数行い、各成形時に時系列的に求められた射出圧力偏差の絶対値をそれぞれ積算し、
ｄ）該圧力偏差の積算値に基づいて上記射出速度指令パターンを修正し、該修正した射出速度指令パターンを上記射出速度のフィードバック制御における射出速度指令パターンとし、上記基準射出圧力パターンを射出圧力のフィードバック制御の射出圧力指令パターンとすることを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項２に係わる発明は、射出速度のフィードバック制御を行うと共に射出圧力のフィードバック制御を行う射出成形機の射出制御方法において、
ａ）設定された射出速度指令パターンにより射出速度のフィードバック制御のみの射出制御による成形を行い、全射出区間の射出圧力パターンを基準射出圧力パターンとして記憶し、
ｂ）その後、該設定された射出速度指令パターンにより射出速度のフィードバック制御のみの射出制御による成形を行い、該基準射出圧力パターンとの射出圧力偏差を時系列に全射出区間求めると共に、スクリュの指令位置と実際の位置との位置偏差が設定値以上になった時点を位置偏差増大点として記憶し、
ｃ）ｂ）を所定回数行い、各成形時に時系列的に求められた射出圧力偏差をそれぞれ積算すると共に前記位置偏差増大点において最小のスクリュ前進位置を求め、
ｄ）時系列的に求めた射出圧力偏差の積分値とその絶対値での最大値との比率に基づいて、及び前記ｃ）で求めた最小のスクリュ前進位置以降では、前記比率と予め設定された設定比率で時系列的に増加させた値に基づいて射出速度指令パターンの補正値を求め、
ｅ）該求められた補正値に基づいて上記射出速度指令パターンを修正し、該修正した射出速度指令パターンを上記射出速度のフィードバック制御における射出速度指令パターンとし、上記基準射出圧力パターンを射出圧力のフィードバック制御の射出圧力指令パターンとするものである。
【０００９】
また、請求項３に係わる発明は、請求項２に係わる発明において、射出圧力偏差による射出速度指令パターンの修正を、得られた該射出圧力偏差と該射出圧力偏差の積算値の絶対値の最大値に基づいて行うようにした。
【００１１】
【作用】
射出速度のフィードバック制御のみで射出制御を行う成形を行い、そのとき全射出区間の射出圧力パターンを取得する。次に、射出速度のフィードバック制御のみの射出制御による成形を行い、上記射出圧力パターンとの射出圧力偏差（複数回の成形を行う時には射出圧力偏差の積算値）を全射出区間求める。さらには、スクリュの指令位置と実際の位置との位置偏差増大点（複数回の成形を行うときには複数回の成形によって得られる位置偏差増大点の最小スクリュ前進位置）を求める。射出圧力偏差が生じるということは、その位置において樹脂の流路が狭くなり樹脂の流動状態が変わって、制御系が不安定になっていることを意味する。このような位置においては、制御系のゲインを下げ制御系の安定化を図る必要があるが、本発明はゲインを低下させる代わりに、射出速度指令を低下させることによって対応させる。そのために、射出圧力偏差（若しくは射出圧力偏差の積算値）に応じて射出速度指令パターンを修正（指令射出速度の低下）する。また、位置偏差が増大することは、樹脂が金型内に充填され、スクリュの前進が止まり、速度指令に対する追従性が悪くなったことを意味する。この段階では、速度の応答性はほとんど必要なく、制御系のゲインを低下させればよいが、本発明は、ゲインの低下の代わりに、この場合にも射出速度指令を低下させることによって対応する。その結果、射出圧力偏差に伴う射出速度指令の低下、又は位置偏差増大点以降の射出速度指令の低下を行わせることによって、さらには、この射出圧力偏差に伴う射出速度指令の低下と位置偏差増大点以降の射出速度指令の低下とを行わせることによって、制御系が不安定となる位置において制御系のゲインを低下させたことと等しくなる射出速度指令の低下の補正を行う。そして、この補正された射出速度指令パターンを射出速度のフィードバック制御の射出速度指令パターンとし、最初の成形によって得られた射出圧力パターンを射出圧力のフィードバック制御の射出圧力指令のパターンとすることによって、射出速度のフィードバック制御と射出圧力のフィードバック制御を行えば、安定した射出制御が可能となる。
【００１２】
【実施例】
従来、スクリュ位置に基づいてスクリュの射出速度を設定し、射出制御をスクリュの射出速度制御によって行い、成形された成形品の良否は、その成形時に得られた射出圧力（樹脂圧力、樹脂の流動圧力）波形によって判別し、その判別結果に基づいて射出速度が調整され、良成形品を得るように成形条件出しが行われているが、これは、スクリュの射出速度と射出圧力が何等かの相関を有しているということを前提としている。
【００１３】
しかし、スクリュの射出速度は、せいぜい溶融樹脂の１次元の流動を示しているものに過ぎず金型内の３次元の流動を示しているものではなく、そのため、スクリュの射出速度が溶融樹脂の流動圧力（射出圧力）に完全に比例するものではない。
図６に示すように、スクリュ３５の基部に該スクリュ３５の軸方向に作用する樹脂圧力（射出圧力）を検出するロードセル圧力センサＳｅ１を取り付け、さらに、シリンダ３４のノズル部に該ノズル部の樹脂圧力を検出するノズル圧力センサＳｅ２を、金型３９のゲート部に該ゲート部の樹脂圧を検出するゲート圧力センサＳｅ３を、また製品の終端部にキャビティ内圧センサＳｅ４を取り付けておき、スクリュの射出速度をフィードバック制御した射出を１００ショット行い、その時の射出速度、及び各センサで圧力を検出する実験を行った。このとき得られた１００ショット分の各検出値を重て描画した図が図７である。この図７から明らかのように、フィードバック制御されている射出速度は各ショットに変動がなく、正確に制御されている。しかし、樹脂圧を検出する各センサＳｅ１〜Ｓｅ４からの検出圧力波形はどの観測点においても帯状となりバラツキがあることがわかる。
【００１４】
このことは、フィードバック制御によりスクリュの射出速度は正確に設定速度を再現するように制御されているが、該スクリュの移動によって発生する溶融樹脂の流動速度に伴って各センサ部で発生する樹脂圧は直接制御されていないことに起因して検出圧力波形がばらついているものと判断される。また、スクリュの先端には逆流防止リングがあり、射出時にこのリングの動作を直接制御できないことにも起因しているものと想定できる。さらに、実際に流動する樹脂は可塑化の不安定さによる温度むらや粘度むらによってその流動抵抗が変化することから、スクリュ速度が一定でも各センサで検出される樹脂圧が変動するものと想定できる。
【００１５】
一方、良成形品が得られたときの圧力波形を射出圧力指令パターンとして圧力のフィードバック制御（ロードセル圧力センサＳｅ１で検出される樹脂圧が射出圧力指令パターンと一致するように制御）したときに検出されるスクリュの射出速度、各センサＳｅ１〜Ｓｅ４で検出される樹脂圧を１００ショット分重書きしたものが図８である。各圧力センサＳｅ１〜Ｓｅ４で検出される樹脂圧は、ばらつきがなく安定しているが、射出速度にはばらつきが生じていることがわかる。
【００１６】
以上のように、射出速度をフィードバック制御すれば、樹脂圧力にバラツキが生じ、逆に樹脂圧力をフィードバック制御すれば、射出速度にばらつきが生じることがわかる。
また、射出開始を起点として、各センサＳｅ１〜Ｓｅ４で樹脂圧が感知される時間を測定しそのばらつきを求めると、図９にグラフで示す結果が得られた。図９において、Ａは射出速度のフィードバック制御を行ったときで、Ｂは圧力のフィードバック制御を行ったときのばらつきを示すものである。この図９からわかるように、射出速度制御では、樹脂が各センサの位置に到着するまでの時間のばらつきが最後まで影響していることに対して、圧力制御では、樹脂が金型内に流動するにしたがって到着時間のばらつきが少なくなっていることがわかる。このことからは、速度制御より圧力制御の方が優れていることがわかる。
【００１７】
また、図１０は再生樹脂の混合比率に対する成形品の重量のばらつきを測定した実験結果を示す図である。射出速度のフィードバック制御により射出制御を行ったときと、樹脂圧のフィードバック制御により射出制御を行ったときの実験結果である。速度制御より樹脂圧制御の方が成形品の重量にばらつきが少なく圧力制御の方が射出制御としては勝っていることがわかる。
【００１８】
しかし、スクリュ位置と金型のキャビティ内の樹脂充填位置の関係が想定しやすいことから、スクリュ位置による射出速度の設定は比較的容易ではあるが、樹脂圧を決定づける樹脂の流動抵抗を想定することが難しくスクリュ位置に基づく樹脂圧を設定することは難しい。
一方、前述したように、射出速度と射出圧（樹脂圧）の関係は相関を有しており、また、例えば、射出速度のフィードバック制御で射出制御を行ったとき図１１に示すような圧力波形（センサＳｅ１、Ｓｅ４で検出される圧力波形）が得られ、この圧力波形で（ア）で示されるピーク圧力がなくなるように図１２に（ア）で示すように圧力波形を編集し、この圧力波形パターンを射出圧力指令パターンとして圧力のフィードバック制御を行ってみると、射出速度は図１１で（イ）で示されるピーク圧発生時の射出速度が、図１２での（イ）で示されるように変化したものが得られた。このことは、射出圧力指令パターンを修正すればそれに伴って射出速度も変化すること、逆に射出速度を変えれば射出圧力波形も変化することを示している。
【００１９】
そこで、射出速度を２０ｍｍ／ｓから６０ｍｍ／ｓまでを５ｍｍ／ｓずつ速度を増加して射出速度一定の速度フィードバック制御の射出制御を行い、ロードセル圧力センサＳｅ１で検出される射出圧力をスクリュ位置に基づいて求めると図１３に示されるような結果を得た。この図１３から、射出速度が早いほど射出圧力は高くなること、また、全ての区間で射出速度が一定でも圧力の変化が一応ではなく、射出速度と射出圧は非線形の関係にあることがわかる。
【００２０】
そこで、射出圧力を射出速度で制御しようとすると、上述したことから、次のことを考慮する必要がある。
（１）充填初期では金型内を樹脂が流動しながら充填する流動充填状態なので、この段階での圧力制御には高い応答性が必要である。
（２）金型内の樹脂流路が狭くなる部分では、樹脂が圧縮されるため、小さい速度変化でも大きな圧力変化として現れる。このため、余り応答性がよいと逆に発振してしまい制御系が不安定となる。
（３）充填後期は、樹脂の冷却収縮を補うための圧縮充填工程となる。この工程では樹脂流動はほぼ止まり収縮を補うために加えられた力は、圧縮損失がない状態で検出されることになり、速度の応答性はほとんど必要がない。
【００２１】
以上のような速度と圧力の非線形の関係の知識を利用して制御系を構築するには、制御系を線形的に近似できる区間に分類し、各区間で最適な制御ゲインを求めて制御するゲインスケジュール方式が適用できるが、射出成形においては成形する樹脂の要因や、金型の要因に依存する部分が多く、これらの要因は成形される製品が異なれば変化することになり、製品毎に上記線形制御区間及びゲインを見直さねばならなく、ゲインスケジュール方式を適用することは難しい。
【００２２】
そこで、本発明は、射出速度制御と射出圧力制御をおこなうと共に、上述した射出速度と射出圧の非線形の関係に対してファジィ制御を適用することによって解決した。
【００２３】
射出工程において最適な圧力制御を行うには上述したように、金型内の樹脂流動変換点、金型内の樹脂充填率を知り、最適な射出速度もしくは射出圧力を設定する必要がある。そのために、本実施例においては、まず、当該金型による成形において適当と予想される射出速度をスクリュ位置に基づいて設定し、射出速度のフィードバック制御で射出制御を行って複数回の試しショットを行う。そして、時系列にショット間における圧力偏差を求める。図１４は、ロードセル圧力センサＳｅ１によりこのようにして求めたショット間の圧力偏差（図１４の▲２▼）と、該ロードセル圧力センサＳｅ１で検出された射出圧（図１４の▲１▼）の検出例である。
【００２４】
図１４において、圧力偏差の大きなピークが３か所に生じばらついているが、この圧力偏差が大きく現れていることは、この点で速度制御でのフィードバック補償が難しい外乱に弱い部分であり、金型内での流路が狭く変化している部分に相当するものと推定できる。その結果、図１５に示すように、スクリュ位置に基づく、外乱による影響（金型形状による影響）に対するファジィ制御におけるメンバーシップ関数の値を得ることができる。
【００２５】
さらに、上記複数回のショット時に、スクリュ位置と時間の関係を検出し、ショット間の位置偏差を求める。図１６は求められたスクリュ位置（▲１▼）と各ショットの位置偏差（▲２▼）をグラフ表示したものである。図１６の（ア）の部分から位置偏差が生じ、かつその位置偏差はバラツキが生じていることがわかる。これは、充填完了近傍で速度追従が出来なくなったため、もしくは保圧制御のため速度が変化しばらついたものと判断される。この図１６から、樹脂の充填率即ち速度追従性のメンバーシップ関数の値を図１７に示すように獲得することができる。
【００２６】
図１５に示すメンバーシップ関数の値は流動変換点における流動抵抗に起因するものであり、この点においては前述したように制御系のゲインを落し（ゲインを落とせば圧力偏差のばらつきも少なくなる）制御系を安定にする必要がある。また、図１７に示すメンバーシップ関数の値は、樹脂の充填率の影響を示すものであり、前述したように速度の応答性は非常に少なくてよいものであり、ゲインを低下させることを意味する。その結果、上記２つのメンバーシップ関数より制御対象へ入力する制御入力量を求める。即ちこの場合、ゲインの低下量を求める。通常のファジィ制御においては、メンバーシップ関数の値の小さい方を採用するが、本発明においては、ゲインを低下させる度合いであることから、メンバーシップ関数の値の大きい方をとる。その結果、図１８に示すようなゲイン関数（金型内圧力応答）を得る。この図１８を用いて、ゲインを調整し、非線形のフィードバック制御を組むことも可能であるが、フィードバック制御パラメータの調整が難しいことから、本発明においては、圧力のフィードバック制御と共に射出速度のフィードバック制御を行い、上記図１８に基づくゲイン関数を速度指令に重畳させることによって制御する。即ち、図１８に示すゲイン関数に基づきこの関数分（メンバーシップ関数の値）に対応する分、速度指令を減少させる。速度指令を減少させれば、実質的にゲインを低下させたことと等しくなり、かつ速度を低下させれば、射出圧力も低下することから、金型内の樹脂流動変換点や樹脂充填完了近傍における圧力や位置の変動を防止させることができる。
【００２７】
図２は上述した方法により補正された速度指令による速度フィードバック制御と、射出圧力指令パターンによる射出圧力のフィードバック制御を実施する射出用サーボモータの駆動制御系のブロック図である。所定周期毎の補正された速度指令Ｖｃに、その時点でロードセル圧力センサＳｅ１により検出されている検出射出圧力と射出圧力指令Ｐｃとの間の偏差に所定の比例ゲインＫを乗じた値を加算して速度フィードバック制御への速度指令とし、従来と同様の速度フィードバック処理を行い、さらに従来と同様に電流フィードバック制御を行ってサーボアンプ１５を介して射出用サーボモータＭ２を駆動することによって、ロードセル圧力センサＳｅ１により検出される射出圧力が射出圧力指令Ｐｃに一致するように速度制御を行うものである。
【００２８】
図１は、上述した方法による本発明の一実施例を実施する電動式射出成形機３０の要部を示すブロック図であり、符号３３は固定側金型３９が取付けられた固定プラテン、符号３２は可動側金型３９が取付けられた可動プラテン、符号３４は射出シリンダ、符号３５はスクリューである。可動プラテン３２は、型締め用サーボモータＭ１の軸出力により、ボールナット＆スクリューやトグル機構等から成る型締め機構３１を介し、射出成形機３０のタイバー（図示せず）に沿って移動される。また、スクリュー３５は、駆動源の軸回転を射出軸方向の直線運動に変換するための駆動変換装置３７を介して射出用サーボモータＭ２により軸方向に駆動され、また、歯車機構３６を介してスクリュー回転用サーボモータＭ３により計量回転されるようになっている。スクリュー３５の基部にはロードセル圧力センサＳｅ１が設けられ、スクリュー３５の軸方向に作用する樹脂圧力、即ち、射出工程における射出圧力や計量混練り工程におけるスクリュー背圧が検出される。射出用サーボモータＭ２にはスクリュー３５の位置や移動速度を検出するためのパルスコーダＰ２が配備され、また、型締め用サーボモータＭ１には、可動プラテン３２を駆動する型締め機構３１のトグルヘッドの位置を検出するためのパルスコーダＰ１が配備されている。
【００２９】
射出成形機３０を駆動制御する制御装置１０は、数値制御用のマイクロプロセッサであるＣＮＣ用ＣＰＵ２５、プログラマブルマシンコントローラ用のマイクロプロセッサであるＰＭＣ用ＣＰＵ１８、サーボ制御用のマイクロプロセッサであるサーボＣＰＵ２０、および、ロードセル圧力センサＳｅ１とＡ／Ｄ変換器１６を介して射出圧力やスクリュー背圧のサンプリング処理を行うための圧力モニタ用ＣＰＵ１７を有し、バス２２を介して相互の入出力を選択することにより各マイクロプロセッサ間での情報伝達が行えるようになっている。
【００３０】
ＰＭＣ用ＣＰＵ１８には射出成形機のシーケンス動作を制御するシーケンスプログラム等を記憶したＲＯＭ１３および演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ１４が接続され、ＣＮＣ用ＣＰＵ２５には、射出成形機３０を全体的に制御するプログラム等を記憶したＲＯＭ２７および演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ２８が接続されている。
【００３１】
また、サーボＣＰＵ２０および圧力モニタ用ＣＰＵ１７の各々には、サーボ制御専用の制御プログラムを格納したＲＯＭ２１やデータの一時記憶に用いられるＲＡＭ１９、および、成形データのサンプリング処理等に関する制御プログラムを格納したＲＯＭ１１やデータの一時記憶に用いられるＲＡＭ１２が接続されている。更に、サーボＣＰＵ２０には、該ＣＰＵ２０からの指令に基いてエジェクタ用（図示せず），型締め用，射出用およびスクリュー回転用等の各軸のサーボモータを駆動するサーボアンプ１５が接続され、型締め用サーボモータＭ１に配備したパルスコーダＰ１および射出用サーボモータＭ２に配備したパルスコーダＰ２からの出力の各々がサーボＣＰＵ２０に帰還され、パルスコーダＰ１からのフィードバックパルスに基いてサーボＣＰＵ２０により算出された型締め機構３１のトグルヘッドの現在位置や、パルスコーダＰ２からのフィードバックパルスに基いてサーボＣＰＵ２０により算出されたスクリュー３５の移動速度およびその現在位置が、ＲＡＭ１９の現在位置記憶レジスタおよび現在速度記憶レジスタの各々に逐次更新記憶される。
【００３２】
インターフェイス２３は射出成形機の各部に配備したリミットスイッチや操作盤からの信号を受信したり射出成形機の周辺機器等に各種の指令を伝達したりするための入出力インターフェイスである。ディスプレイ付手動データ入力装置２９はＣＲＴ表示回路２６を介してバス２２に接続され、グラフ表示画面や機能メニューの選択および各種データの入力操作等が行えるようになっており、数値データ入力用のテンキーおよび各種のファンクションキー等が設けられている。
【００３３】
不揮発性メモリ２４は射出成形作業に関する成形条件（射出条件，計量混練り条件等）と各種設定値，パラメータ，マクロ変数等を記憶する成形データ保存用のメモリである。不揮発性メモリ２４には、さらに補正された速度指令パターン及び射出圧力指令パターンが記憶される。
【００３４】
上述した構成によって、まず、使用する金型、樹脂に対して最適と思われる射出速度パターンをスクリュ位置に対応して設定し、不揮発性メモリ２４に記憶させる。最適と思われる射出速度パターンとは、使用する金型、樹脂と類似するような金型、樹脂によって良成形品を得たときの設定射出速度パターン等を参考にして適していると思われる修正を加えながら設定する。
【００３５】
そして、複数回の捨てショットを行った後、射出速度パターン、射出圧力パターン設定指令を入力すると、制御装置１０は射出速度パターン、射出圧力パターンを得るための成形動作を開始する。射出工程になるとＣＮＣ用ＣＰＵ２５は設定された所定周期毎射出速度パターンを読みだし当該周期の速度指令ＶｃｉをサーボＣＰＵ２０に出力し、サーボＣＰＵ２０は、図２において、圧力のフィードバック制御を除去した処理を開始する。即ち、上記速度指令ＶｃｉとパルスコーダＰ２で検出されフィードバックされるサーボモータの実速度に基づいて従来と同様の速度フィードバック処理を行いトルク指令を求め、このトルク指令と電流検出器（図示せず）で検出される駆動電流のフィードバック信号に基づいて従来と同様の電流フィードバック制御を行ってサーボアンプ１５を介して射出用サーボモータＭ２を駆動する。
【００３６】
一方、圧力モニタ用ＣＰＵ１７は、射出速度パターン、射出圧力パターン設定指令が入力されると、図３、図４に示す処理を開始し、まず、カウンタＣ、フラグｆ１、射出開始から射出、保圧が完了するまでのサンプリング周期の数ｍだけ用意されている記憶部Ａｉ（ΔＰ）（ただしｉ＝１〜ｍである）を「０」にセットし、かつ、上記サンプリング周期の数ｍをレジスタＩにセットする（ステップＳ１）。なお、上記サンプリング周期はＣＮＣ用ＣＰＵ２５が速度指令を出力する周期と同一である。
【００３７】
次に、指標ｉ、フラグｆ２、指令スクリュ位置を求めるレジスタＢを「０」にセットし（ステップＳ２）、射出中を示すフラグＦが「１」にセットされているか否か判断し、該フラグが「１」にセットされるまで待機する（ステップＳ３）。なお、フラグＦはＰＭＣ用ＣＰＵ１８がシーケンスプログラムに従ってＣＮＣ用ＣＰＵ２５に射出開始指令を出力したときにセットされるフラグであり、ＣＮＣ用ＣＰＵ２５が射出工程の処理を完了した時点でリセットされるようになっている。フラグＦの初期値はリセット状態の０である。
【００３８】
上記射出中を示すフラグＦが「１」にセットされると、タイマＴに上記サンプリング周期をセットしスタートさせ、該タイマＴがタイムアップするのを待つ（ステップＳ４、Ｓ５）。タイマＴタイムアップすると、再び該タイマＴに上記サンプリング周期をセットしてスタートさせると共に、指標ｉをインクリメントし、ロードセル圧力センサＳｅ１からＡ／Ｄ変換器１６を介して検出される射出圧力及び、サーボＣＰＵ２０のＲＡＭ内の現在値記憶レジスタに記憶されているスクリュの現在位置を、該指標ｉで示されるサンプリング周期の検出圧力Ｐ（ｉ）、及びスクリュ位置Ｐｏｓ（ｉ）として読み取る（ステップＳ６、Ｓ７、Ｓ８）。
【００３９】
そして、フラグｆ１が「０」か否か判断し、最初はステップＳ１で「０」にセットされているからステップＳ１０に移行して、ＲＡＭ１２に設けられたファイルＦＬ２の基準射出圧力を記憶する記憶部のアドレスｉに対応する位置に上記検出圧力Ｐ（ｉ）を基準射出圧力Ｐｃ（ｉ）として格納する。
【００４０】
なお、図５は、ファイルＦＬ１、ＦＬ２の構成を説明する図であり、ＦＬ１は不揮発性メモリ２４に格納されるファイルで、該ファイルには上記サンプリング周期毎の設定射出速度指令Ｖｃ（ｉ）が各アドレスに記憶されると共に、基準射出圧力Ｐｃ（ｉ）も各アドレス毎に記憶される。また、ＦＬ２は、ＲＡＭ１２に設けられたファイルで、該ファイルには、各アドレス毎に、基準射出圧力Ｐｃ（ｉ）、後述する圧力偏差の積算値Ａｉ（ΔＰ）、第１、第２メンバーシップ関数の値αｉ、βｉ、第１、第２メンバーシップ関数の値αｉ、βｉより求められる速度指令補正用の値（ゲイン関数）γｉが各アドレスに記憶されるようになっている。
【００４１】
次に、指標ｉが射出（保圧も含む）工程中のサンプリング周期毎に行われるサンプリング数ｍより小さいか否か判断し（ステップＳ１９）、小さければ、射出保圧工程が終了していないものであるから、ステップＳ５に移行し、再びステップＳ５〜ステップＳ１０、及びステップＳ１９の処理を指標ｉがサンプリング数ｍになるまで繰り返し実行し、基準射出圧力Ｐｃ（ｉ）を検出しファイルＦＬ２に格納する。
【００４２】
かくして、射出、保圧工程が終了し指標ｉがｍに達すると、基準射出圧力Ｐｃ（ｉ）のパターン検出処理である初回の射出工程が終了したことを示すフラグｆ１を「１」にセットし、射出工程（ショット）を計数するカウンタＣをインクリメントし（ステップＳ２０、Ｓ２１）、成形条件変更指令が入力されているか否か判断する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２の処理は、オペレータがこの射出速度パターン、射出圧力パターン設定処理を開始させているにも拘らず、再度成形条件を変更しようとして成形条件変更指令が入力されたときに対応するためのものであり、この指令が入力されていると、この処理をそのまま終了し、再度射出速度パターン、射出圧力パターン設定指令が入力されることに基づいてステップＳ１からの処理を開始するようになる。
【００４３】
また、この成形条件変更指令の入力がなければ、ステップＳ２３に移行してカウンタＣの値が予め設定されている設定値Ｃ０  に達したか否か判断し、達していなければ、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２以下の処理を開始するが、この場合、フラグｆ１がすでにステップＳ２０で「１」にセットされているから、ステップＳ９からステップＳ１１に移行し、ファイルＦＬ２に記憶された当該サンプリング周期（指標ｉで示される周期）に対応する基準射出圧力Ｐｃ（ｉ）からステップＳ８で検出された射出圧力Ｐ（ｉ）を減じて、当該周期における基準射出圧力Ｐｃ（ｉ）と検出圧力Ｐ（ｉ）の偏差ΔＰ（ｉ）を求め、該偏差ΔＰ（ｉ）をファイルＦＬ２に設けた、当該周期の圧力偏差の積算値を記憶する記憶部Ａｉ（ΔＰ）の記憶値に加算し、当該記憶部に記憶する（ステップＳ１１、Ｓ１２）。
【００４４】
次に、位置偏差増大点検知を記憶するフラグｆ２が「０」か否か判断し（ステップＳ１３）、最初はステップＳ２で「０」にセットされているから、ステップＳ１４に移行して、当該周期の速度指令Ｖｃｉにサンプリング周期Ｔを乗じスクリュ指令位置を求めるレジスタＢに加算する。図７、図１６に示すように射出速度のフィードバック制御を行っているときは金型内への樹脂の充填率が低い初期の段階ではスクリュ位置は指令に完全に追従するから、各サンプリング周期の速度指令値Ｖｃｉにサンプリング周期Ｔを乗じた値を加算すれば、速度指令により指令されたスクリュ位置が求められる。そして、このレジスタＢに記憶されるスクリュ指令位置からステップＳ８で検出される現在のスクリュ位置を減じて位置偏差を求め、該位置偏差が設定値ε以上か否か判断する（ステップＳ１５）。射出開始の初期の状態では金型内への樹脂の充填率は低く、この状態では図１６に示すようにスクリュは指令どおりに追従するから位置偏差は設定値εより小さい。このときは、ステップＳ１９に移行し、指標ｉがｍに達しているか否か判断し達していなければステップＳ５に移行して、ステップＳ５〜Ｓ９、Ｓ１１〜１５、Ｓ１９の処理を繰り返し行い、各記憶部Ａｉ（ΔＰ）に圧力偏差を積算し、位置偏差が設定値ε以上か否か判断する。
【００４５】
樹脂が金型内に充填されその充填率が高まり、図１６に示すように、指令されたスクリュ位置と実際のスクリュ位置にずれが生じその位置偏差（Ｂ−Ｐｏｓ（ｉ））が設定値ε以上になると、ステップＳ１５からステップＳ１６に移行し、その時の指標ｉがレジスタＩに記憶する値（この初期値はステップＳ１でｍにセットされている）より小さいか否か判断し、小さければ、該レジスタＩに指標ｉの値を格納し（ステップＳ１７）、フラグｆ２を「１」にセットし（ステップＳ１８）、指標ｉがｍより小さければ、再びステップＳ５に戻り、前述したステ５以下の処理を実行する。なお、ステップＳ１６で、指標ｉの値がレジスタＩに記憶する値以上であるときには、レジスタＩの書き替えを行わずにステップＳ１８に進む。
【００４６】
以下、指標ｉがｍに達するまでステップＳ５以下の処理を実行し、ファイルＦＬ２の各アドレスｉの記憶部Ａｉ  （ΔＰ）に基準射出圧力との圧力偏差を積算するが、すでにフラグｆ２が「１」にセットされているから、ステップＳ１３からステップＳ１９に移行して、位置偏差増大位置の検出処理（ステップＳ１４〜Ｓ１８）は実行しない。かくして、指標ｉがｍに達すると、前述したステップＳ２０〜Ｓ２３の処理を行い、カウンタＣの値が設定値Ｃ０  に達してなければ再びステップＳ２以下の前述した処理を実行する。以下、カウンタＣの値が設定値Ｃ０  に達するまでステップＳ２〜ステップＳ２３の処理を繰り返し行い圧力偏差ΔＰを記憶する各アドレスｉの記憶部Ａｉ  （ΔＰ）に各アドレスｉにおける圧力偏差を積算する（ステップＳ１２）と共に、位置偏差（Ｂ−Ｐｏｓ（ｉ））がεを越えたときの指標ｉの一番小さい値をレジスタＩに記憶する（ステップＳ１５〜Ｓ１８）。
【００４７】
カウンタＣの値が設定値Ｃ０  に達すると、ファイルＦＬ２の各記憶部Ａｉ  （ΔＰ）に記憶する基準射出圧力との圧力偏差の積算値の絶対値の最大値ＭａｘＡを求める（ステップＳ２４）。該最大値ＭａｘＡで各アドレスの記憶部Ａｉ  （ΔＰ）に記憶する圧力偏差の積算値の符合を無視した値を除して、該最大値を「１」とする圧力偏差によるメンバーシップ関数１の値αｉ（αｉの符合は常に正）を求め、ファイルＦＬ２に格納する（ステップＳ２５）。
【００４８】
同一の速度指令パターンでショット（射出）を行い、最初のショットで得られた射出圧力波形に対して以後のショットの射出圧力との圧力偏差の積算値が大きいということは、その積算値の大きいスクリュ位置（アドレスｉの位置）で射出圧力にばらつきがあることであり、その位置は樹脂流路が狭い等による樹脂流動抵抗が大きく制御が不安定な位置であることを示している。その結果、上記メンバーシップ関数１の値αｉの大きさが上記制御不安定の度合いを示すことになり、後述するように、この位置においては速度指令Ｖｃを減少させて安定した制御を行うようにさせる。
【００４９】
次に、レジスタＩに記憶する位置偏差の増大位置のアドレス位置より、設定されている比率（１／ｑ）で１になるまで増加させる位置偏差によるメンバーシップ関数の値βｉを求め、ファイルＦＬ２に記憶する（ステップＳ２６）。即ち、便宜的にレジスタＩに記憶する値がＩであったとすると、アドレスｉが１〜（Ｉ−１）までは該メンバーシップ関数の値βｉを「０」、アドレスＩのメンバーシップ関数の値β（Ｉ）を「１／ｑ」、次のアドレス（Ｉ＋１）のメンバーシップ関数の値β（Ｉ＋１）を「２／ｑ」、以下、β（Ｉ＋２）＝３／ｑ、…β（Ｉ＋ｑ−１）＝ｑ／ｑ＝１とし、以後のβ（Ｉ＋ｑ）からβｍまでを「１」とする。
【００５０】
そして、２つのメンバーシップ関数の値αｉ、βｉの内大きい方の値を射出速度指令を補正するための制御入力量としての値γｉとして各アドレス毎に求め、ファイルＦＬ２に記憶する（ステップＳ２７）。
次に、各アドレス位置に射出速度指令Ｖｃｉからこうして求めた制御入力量γｉに設定比例定数ｋを乗じた値を減じて補正された射出速度指令を求め不揮発性メモリ２４のファイルＦＬ１に記憶された射出速度指令Ｖｃｉを書き替え、さらにファイルＦＬ２に記憶する射出圧力Ｐｃ（ｉ）を不揮発性メモリ２４のファイルＦＬ１に格納し射出圧力指令パターンＰｃ（ｉ）とし（ステップＳ２８、Ｓ２９）、この射出速度パターン、射出圧力パターン設定処理を終了する。
【００５１】
以上のようにして、メンバーシップ関数の値αｉ、βｉに基づく制御入力量γｉにより、樹脂の流路が狭くなる等により樹脂の流動抵抗が変動し制御が不安定になる位置において、さらに、金型内の樹脂充填率が増大してスクリュが指令に追従できなくなるような位置からは、指令速度Ｖｃｉが減少された速度指令パターンを得ることができる。
【００５２】
こうして射出速度パターン、射出圧力パターンが設定された後、射出成形機に連続成形指令を入力すると、制御装置１０は、射出工程になると、ＣＮＣ用ＣＰＵ１８は各サンプリング周期毎ファイルＦＬ１に記憶された速度指令ＶｃｉをサーボＣＰＵ２０に出力し、サーボＣＰＵ２０は図２に示す射出速度のフィードバック処理と射出圧力フィードバック処理を実行する。即ち、サーボＣＰＵ２０はファイルＦＬ１からサンプリング周期毎射出圧力指令Ｐｏｉを読み取り、該射出圧力指令Ｐｏｉからロードセル圧力センサＳｅ１からフィードバックされてくる実射出圧力を減じて圧力偏差を求め該圧力偏差に設定比例定数Ｋを乗じた値を、ＣＮＣ用ＣＰＵ１８から送られてくる速度指令Ｖｃｉに加算し、補正された速度指令を求め該補正速度指令とパルスコーダＰ２によって求められる実速度のフィードバックにより従来と同様の速度フィードバック制御を行いトルク指令を求め、該トルク指令と電流検出器からのフィードバック信号により従来と同様の電流フィードバック制御を行い射出用サーボモータＭ２を駆動し射出（保圧を含む）を実行することになる。
【００５３】
樹脂の流路が狭くなる等により樹脂の流動抵抗が変動し制御が不安定になる位置、金型内の樹脂充填率が増大してスクリュが指令に追従できなくなるような位置においては、指令射出速度が落とされることにより制御の不安定さが解消され、安定した射出制御ができ、簡単に良成形品を得る射出速度指令パターン、射出圧力指令パターンを得ることができる。
【００５４】
なお、上記実施例においては、メンバーシップ関数の値αｉを求める際に、圧力偏差ΔＰが生じる位置は、その位置で樹脂流路が狭くなる等により制御が不安定になっている位置として、圧力偏差ΔＰを積算した値Ａｉ（ΔＰ）によって該メンバーシップ関数の値αｉを求めた。それは、圧力偏差ΔＰが生じる各位置においては、同一符合の圧力偏差が生じるものとして、単に該圧力偏差ΔＰを積算するだけでよいものとした。しかし、同一スクリュ位置において、圧力偏差にバラツキがあり、正、負の圧力偏差が生じ、この圧力偏差ΔＰを積算した時、正、負の圧力偏差が打ち消しあい、小さな積算値、さらには「０」となる場合も考えられる。そのため、より正確にするに、図３のステップＳ１１で求めた圧力偏差ΔＰの絶対値を記憶部Ａｉ（ΔＰ）に積算することによって、圧力偏差ΔＰの符合を無視し、圧力偏差ΔＰのバラツキを考慮したステップＳ２４、Ｓ２５における圧力偏差ΔＰの絶対値の積算値、及び圧力偏差ΔＰの絶対値の積算値によるメンバーシップ関数の値αｉを求めるようにしてもよい。
【００５５】
さらに、スクリュ位置において、ある位置では、正の圧力偏差ΔＰが各ショット毎生じ、他の場所では負の圧力偏差ΔＰが各ショット毎生じるという現象が生じる場合もある。この場合でも上記実施例では、圧力偏差ΔＰが生じる位置は制御が不安定な位置として、指令射出速度を低下させるようにメンバーシップ関数の値αｉを求めるようにした。しかし、圧力偏差ΔＰが負の場合（Ｐｃ（ｉ）＜Ｐ（ｉ））は、基準射出圧力パターンでは指令射出速度指令が高すぎるものとしてその速度指令を低下させ、圧力偏差ΔＰが正の場合（Ｐｃ（ｉ）＞Ｐ（ｉ））は、指令射出速度指令が低く増大させることが可能として、圧力偏差ΔＰの積算値の符合に合わせて正負のメンバシープ関数の値αｉを求め、指令射出速度ＶＣｉを増減させるようにしてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明は、複数回の射出成形によって簡単に射出速度指令パターン及び射出圧力指令パターンを得ることができる。しかも、金型や樹脂の種類によって異なる制御対象に対して、制御系が不安定となる箇所に対してゲインを低下させる等の非線形のゲインを設定する代わりに、制御系が不安定となる箇所に対して速度指令を低下させることによって対応したから、制御系のゲインを変更させる必要がなく、かつ、この制御系のゲインも従来の制御系と比較し、大きくすることができ、追従精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の射出制御方法を実施する一実施例の電動式射出成形機の要部ブロック図である。
【図２】同実施例におけるサーボモータ制御系のブロック図である。
【図３】同実施例における射出速度指令パターン及び射出圧力指令パターンを得る処理のフローチャートの一部である。
【図４】同フローチャートの続きである。
【図５】同実施例において、メモリに設けられるファイルの説明図である。
【図６】樹脂圧を検出する実験における圧力センサの取り付け位置を説明する説明図である。
【図７】射出速度のフィードバック制御を行って得られた射出速度、各圧力センサでの検出圧力を描画した実験結果を示す図である。
【図８】射出圧力のフィードバック制御を行って得られた射出速度、各圧力センサでの検出圧力を描画した実験結果を示す図である。
【図９】射出開始を起点とし各圧力センサが圧力を感知した時間遅れのばらつきを測定した実験結果を表す図である。
【図１０】再生材混合比を変えて成形を行って得られた成形品の重量のばらつきを測定した実験結果を示す図である。
【図１１】射出速度のフィードバック制御による成形を行い検出射出圧力にピークが生じている成形の射出速度波形と射出圧力波形を示す図である。
【図１２】図１１の射出圧力波形を編集し、ピークをとった射出圧力波形を射出圧力指令パターンとして射出圧力のフィードバック制御を行ったときの射出速度波形と射出圧力波形を示す図である。
【図１３】射出速度一定で、２０ｍｍ／ｓから６０ｍｍ／ｓまで５ｍｍ／ｓまで速度を増やし、射出速度のフィードバック制御による成形を行ったとき射出圧力を測定した実験結果を示す図である。
【図１４】同一射出条件で射出速度のフィードバック制御による成形を数回行って得られた射出圧力波形と各成形における射出圧力偏差を示す図である。
【図１５】図１４から得られるメンバーシップ関数の値を示す図である。
【図１６】同一射出条件で射出速度のフィードバック制御による成形を数回行って得られたスクリュ位置と各成形におけるスクリュ位置偏差を示す図である。
【図１７】図１６から得られるメンバーシップ関数の値を示す図である。
【図１８】図１５及び図１７から得られる制御入力量としてのゲイン関数である。
【符号の説明】
１０  制御装置
１５  サーボアンプ
１７  圧力モニタ用ＣＰＵ
２０  サーボＣＰＵ
２４  不揮発性メモリ
２５  ＣＮＣ用ＣＰＵ
３０  電動式射出成形機
３５  スクリュー
Ｍ２  射出用サーボモータ
Ｐ２  パルスコーダ
Ｓｅ１  ロードセル圧力センサ
【図１】
0003550206.tif 000002
【図２】
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【図５】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
0003550206.tif 000008
【図８】
0003550206.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003550206.tif 000014
【図１４】
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【図１６】
0003550206.tif 000016
【図１５】
0003550206.tif 000017
【図１７】
0003550206.tif 000018
【図１８】
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