(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出シリンダ内に装備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タ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、該力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ータを速度フィードバック制御し、
該圧力制御時には、該力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力検出値と該力目標値とが一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。
【請求項２】
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力検出値に応じて減少補正する
ことを特徴とする、請求項１記載の電動射出成形機。
【請求項３】
該制御手段は、
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際に、該位置検出値が該所定位置に近づくほど該力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、請求項２記載の電動射出成形機。
【請求項４】
該所定距離は、その時点の該速度目標値と該力検出値とに基づいて演算によって求められることを特徴とする、請求項２又は３記載の電動射出成形機。
【請求項５】
該力検出手段として、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、該力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
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかの項に記載の電動射出成形機。
【請求項６】
該力検出手段として、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、該力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
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかの項に記載の電動射出成形機。
【請求項７】
該力検出手段として、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、該力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
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかの項に記載の電動射出成形機。
【請求項８】
射出シリンダ内に装備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力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り替えを行ない、
該圧力制御時には、該力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力検出値と該力目標値とが一致するように制御する
ことを特徴とする、電動射出成形機の射出速度・射出圧力制御方法。
【請求項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力検出値に応じて減少補正する
ことを特徴とする、請求項８記載の電動射出成形機の射出速度・射出圧力制御方法。
【請求項１０】
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際に、該位置検出値が該所定位置に近づくほど該力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、請求項９記載の電動射出成形機の射出速度・射出圧力制御方法。
【請求項１１】
該所定距離は、その時点の該速度目標値と該力検出値とに基づいて演算によって求められることを特徴とする、請求項９又は１０記載の電動射出成形機の射出速度・射出圧力制御方法。
【請求項１２】
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
ことを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかの項に記載の電動射出成形機の射出速度・射出圧力制御方法。
【請求項１３】
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
ことを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかの項に記載の電動射出成形機の射出速度・射出圧力制御方法。
【請求項１４】
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
ことを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかの項に記載の電動射出成形機の射出速度・射出圧力制御方法。
【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、該電動モータ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。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機では、図９（ａ）〜（ｃ），図１０（ａ）〜（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１０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２０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。
【０００３】
型締め装置１０は、一方の金型１が取り付けられベース３１上に固定された固定ダイプレート１１と、他方の金型２が取り付けられ固定ダイプレート１１に対して接離する方向に移動する移動ダイプレート１２と、一端は固定ダイプレート１１に他端は連結プレート１３にそれぞれ連結されて移動ダイプレート１２の移動を案内するタイバー１４と、移動ダイプレート１２を駆動するブーストシリンダ１５とをそなえている。
【０００４】
これにより、ブーストシリンダ１５を作動させると、タイバー１４に案内されながら移動ダイプレート１２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、ブーストシリンダ１５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１２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１６がそなえられる。
【０００５】
一方、射出装置２０は、先端にノズル２１をそなえた射出シリンダ２２と、射出シリンダ２２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２３と、射出シリンダ２２内の原料樹脂３を加熱するヒータ２４と、ベース３２上に固定された台（駆動装置台）２５と、台２５上に固定され射出シリンダ２２を支持する固定フレーム２６と、台２５上に移動可能に装備され射出スクリュ２３が結合された移動フレーム２７と、移動フレーム２７に設けられ射出スクリュ２３を回転駆動するスクリュ回転モータ２８と、固定フレーム２６と移動フレーム２７との間に設けられ、移動フレーム２７と共に射出スクリュ２３を軸線方向に移動させる射出スクリュ移動機構２９と、射出シリンダ２２内に原料樹脂３を供給するためのホッパ３０とをそなえている。
【０００６】
なお、台２５と固定ダイプレート１１との間には、台２５を射出シリンダ２２の軸方向に移動させてノズル２１の位置を前後に進退調整するノズル前後シリンダ３３が設けられている。
これにより、スクリュ回転モータ２８により射出スクリュ２３を回転させることで、ホッパ３０からのペレット状の原料樹脂３を射出シリンダ２２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２４により原料樹脂３を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２１部分に溜まった溶融樹脂は、射出スクリュ移動機構２９を作動させて射出スクリュ２３を前進させ、金型１，２内に溶融樹脂を射出することができる。
【０００７】
このような射出成形機では、図９（ａ）〜（ｃ）,図１０（ａ）〜（ｃ）及び図１１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１２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１１のステップＳ１）、移動ダイプレート１２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１１のステップＳ２）。
【０００８】
次いで、ノズル２１部分に溜められた１ショット分の溶融樹脂を、図９（ｃ）に示すように、射出スクリュ移動機構２９を作動させて射出スクリュ２３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１１のステップＳ３）。
【０００９】
このように、金型１，２内に溶融樹脂を注入したら、タイマ等を用いて所定の時間だけ昇圧した圧力状態を保って、金型１，２を冷やし樹脂を固める。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１０（ａ）に示すように、射出スクリュ２３により樹脂収縮分を補填し（保圧工程、図１１のステップＳ４）。そして、冷却，計量工程を実施する（冷却，計量工程、図１１のステップＳ５）。
【００１０】
冷却，計量工程が完了したら（図１１のステップＳ６）、図１０（ｂ）に示すように、移動ダイプレート１２を移動させて金型１，２を離隔させる型開きを行なって（型開き工程、図１１のステップＳ７）、図１０（ｃ）に示すように、押出シリンダ１６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１１のステップＳ８）。その後は、成形終了判定（図１１のステップＳ９）がされるまで、再び、上記の型閉じ工程（図１１のステップＳ２）〜製品押し出し工程（図１１のステップＳ８）を実施する。
【００１１】
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２９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２９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、射出スクリュの進退をより精度良くまた様々な形態で制御できる。
【００１２】
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１１のステップＳ３）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、樹脂充填後の保圧工程及び冷却，計量工程（図１１のステップＳ４，Ｓ５）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を圧力制御する。
【００１３】
つまり、樹脂の充填工程（昇圧，射出工程）では、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、射出スクリュを進退駆動する電動モータを制御する。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、射出スクリュを進退駆動する電動モータを制御する。
【００１４】
このため、成形工程中に、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Ｖ／Ｐ切り替えという）を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。
【００１５】
例えば図１２は、従来の射出成形時における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１２に示すように、この制御装置では、速度制御については、モータ位置（回転角度）の目標値である位置指令値Ｘｒ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（Ｘｒ−Ｘ）を算出し(加算器７１)、ゲイン処理部７２においてこの偏差（Ｘｒ−Ｘ）に位置比例ゲインＫｐを乗算して速度対応の指令値［Ｖｒ=Ｋｐ（Ｘｒ−Ｘ）］に変換する。そして、この速度指令値Ｖｒと、モータ速度（回転速度）の実測値である速度検出値Ｖとの偏差（Ｖｒ−Ｖ）を算出し（加算器７３）、速度制御部７４においてこの偏差（Ｖｒ−Ｖ）に基づいてモータ指令値（電流指令値）を設定し出力する。
【００１６】
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Ｐ１，Ｐ２が設定される。これらのうち一方の圧力指令値Ｐ１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Ｐ２は圧力制御時に用いられる。
【００１７】
そこで、切替部７５においてＶ／Ｐ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Ｐ１が選択され、圧力制御時（Ｐ制御時）には圧力指令値Ｐ２を選択する。選択された圧力指令値Ｐ１又はＰ２（以下、Ｐｒ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（Ｐｒ−Ｐ）を算出し（加算器７６）、圧力制御部７７においてこの偏差（Ｐｒ−Ｐ）に基づいてモータ指令値（電流指令値）を設定し出力する。
【００１８】
このような速度制御部７４からのモータ指令値と圧力制御部７７からのモータ指令値とは、切替部７８によって選択を切り替えられるが、切替部７８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って樹脂材料の粘性が高まり、位置指令値Ｘｒと位置検出値Ｘとの偏差（Ｘｒ−Ｘ）が縮まりにくくなるので、速度指令値Ｖｒ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７４からのモータ指令値は増大する。
【００１９】
このときには、圧力指令値Ｐ１が選択されており、速度制御部７４からのモータ指令値が、この圧力指令値Ｐ１に基づいた圧力制御部７７からのモータ指令値よりも大きくなって、圧力制御部７７からのモータ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Ｐ２が選択され、この圧力指令値Ｐ２に基づいた圧力制御部７７からのモータ指令値が、切替部７８に入力される。
【００２０】
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４−３６９５２０号公報，特許第２６６０６３６号公報にも開示されている。
また、実公平６−２８２５３号公報には、保圧時にサーボ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ボモータ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。
【００２１】
さらに、特公平７−６７７２２号公報には、スクリュ実推力が設定値以上になった場合は、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。
【００２２】
一方、この速度制御と圧力制御との切り替え（Ｖ／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。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
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１２）や実公平６−２８２５３号公報，特公平７−６７７２２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。
【００２４】
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。
【００２５】
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Ｖ／Ｐ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ってしまう。
【００２６】
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２８６６３６１号公報，特許第２９２１７５４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、過渡時の圧力フィー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。
【００２７】
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。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
このため、本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タ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、該力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ータを速度フィードバック制御し、該圧力制御時には、該力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力検出値と該力目標値とが一致するように制御することを特徴としている。
【００２９】
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力検出値に応じて減少補正することが好ましい。
【００３０】
さらに、該制御手段は、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際に、該位置検出値が該所定位置に近づくほど該力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力検出値とに基づいて演算によって求められることが好ましい。
【００３１】
また、該力検出手段として、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、該力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。
【００３２】
或いは、該力検出手段として、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、該力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。
【００３３】
或いは、該力検出手段として、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、該力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。
【００３４】
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力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、該力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力検出値と該力目標値とが一致するように制御することを特徴としている。
【００３５】
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力検出値に応じて減少補正することが好ましい。
【００３６】
さらに、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際に、該位置検出値が該所定位置に近づくほど該力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力検出値とに基づいて演算によって求められることが好ましい。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
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ブロック図、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，図１０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。
【００４１】
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）〜（ｃ），図１０（ａ）〜（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１０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２０とが備えられている。
型締め装置１０は、金型１が取り付けられベース３１上に固定された固定ダイプレート１１と、金型２が取り付けられ固定ダイプレート１１に対して接離する方向に移動する移動ダイプレート１２と、固定ダイプレート１１と連結プレート１３に各端部を連結され移動ダイプレート１２の移動を案内するタイバー１４と、移動ダイプレート１２を駆動するブーストシリンダ１５とをそなえている。また、移動ダイプレート１２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１６がそなえられる。
【００４２】
射出装置２０は、ノズル２１をそなえた射出シリンダ２２と、射出シリンダ２２に進退可能及び回転可能に内挿された射出スクリュ２３と、射出シリンダ２２内の原料樹脂３を加熱するヒータ２４と、ベース３２上に固定された台（駆動装置台）２５と、台２５上に固定され射出シリンダ２２を支持する固定フレーム２６と、台２５上に移動可能に装備され射出スクリュ２３が結合された移動フレーム２７と、移動フレーム２７に設けられ射出スクリュ２３を回転駆動するスクリュ回転モータ２８と、固定フレーム２６，移動フレーム２７間に設けられ、移動フレーム２７と共に射出スクリュ２３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）２９と、射出シリンダ２２内に原料樹脂３を供給するためのホッパ３０とをそなえている。
【００４３】
台２５と固定ダイプレート１１との間には、台２５を射出シリンダ２２の軸方向に移動させてノズル２１の位置を前後に進退調整するノズル前後シリンダ３３が設けられている。
ところで、射出スクリュ移動機構２９では、図２に示すように、電動モータ（サーボモータ、単にモータともいう）２９Ａによって射出スクリュ２３を前後方向に進退駆動するようになっている。モータ２９Ａと射出スクリュ２３との間には、モータ２９Ａ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２３に伝達する動力伝達機構２９Ｂが装備されている。
【００４４】
回転運動を直進運動に変換する機構としては、例えばボールねじ軸とボールねじナットとからなるボ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２６側に、モータ２９Ａとボ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、モータ２９Ａとボールねじ軸との間にはモータ２９Ａの回転を減速してボールねじ軸に伝達する機構を設け、ボールねじナットを射出スクリュ２３が設けられた移動フレーム２７に形成する。ボールねじ軸及びボールねじナットの軸心は、射出スクリュ２３の進退方向に向け、ボールねじ軸とボールねじナットとを螺合させる。これにより、モータ２９Ａでボールねじ軸を回転させると、ボールねじ軸に螺合するボールねじナットおよび移動フレーム２７を通じて移動フレーム２７に設けられた射出スクリュ２３をその進退方向に移動させることができる。
【００４５】
そして、このような電動モータ２９Ａは、図１に示すように、制御装置（制御手段）５０Ａを通じて制御されるようになっている。
制御装置５０Ａでは、射出成形の際、樹脂の充填工程（昇圧，射出工程，図１１のステップＳ３）では、射出スクリュ２３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２９Ａ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Ｓ４，Ｓ５）では、射出スクリュ２３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２９Ａを圧力制御する。
【００４６】
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Ｓ３）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，Ｓ５）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２９Ａを介して射出スクリュ２３を圧力制御する。
【００４７】
本制御装置５０Ａ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２９Ａ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、モータ２９Ａ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。
【００４８】
本制御装置５０Ａ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Ｘｒ−位置検出値Ｘ）に位置比例ゲインＫｐを乗算して求めた値［＝Ｋｐ・（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５０Ａ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Ｋpp・Ｐ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）。
【００４９】
Ｕ＝Ｋｐ・（Ｘｒ−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Ｋpp・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。
【００５０】
金型１，２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２９Ａの電流指令値を大きくしても、モータ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２９Ａ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。
【００５１】
そこで、樹脂に加わる力（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２９Ａ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、目標速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。
【００５２】
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［＝Ｋｐ・（Ｘｒ−Ｘ）］に変換する位置比例ゲイン処理部５２Ａ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（＝Ｋpp・Ｐ）に変換する圧力比例ゲイン処理部５４と、位置比例ゲイン処理部５２Ａ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（Ｋpp・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を求める加算器５３Ａとをそなえている。
【００５３】
また、圧力制御系については、圧力指令値Ｐｒから圧力検出値Ｐを減算して圧力偏差（＝Ｐｒ−Ｐ）を算出する加算器５５と、この圧力偏差（Ｐｒ−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２３を駆動するモータ２９Ａ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、モータ２９Ａ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、モータ２９Ａの速度は、モータ２９Ａ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）。
【００５４】
もちろん、制御にかかる位置，速度として、射出スクリュ２３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２３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２３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。
【００５５】
また、速度については、モータ２９Ａ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２３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２３やモータ２９Ａ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、これらの位置，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。
【００５６】
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）６３ａを設置してこれで検出する。しかし、このような型内圧センサ６３ａ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。
【００５７】
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２２先端のノズル２１内の圧力（ノズル圧）や、ノズル２１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２３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６３ｂ，ノズル部射出圧センサ６３ｃ，射出圧センサ６３ｄを設ければよい。
【００５８】
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２９Ａ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５７と、速度目標値Ｕ又はＵ´（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（モータ指令値設定部）５９とをそなえている。
【００５９】
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２９Ａ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。
【００６０】
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、電動モータ２９Ａ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５１Ａで位置指令値Ｘｒから位置検出値Ｘを減算して位置偏差（＝Ｘｒ−Ｘ）を算出し、位置比例ゲイン処理部５２Ａ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。
【００６１】
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（＝Ｋpp・Ｐ）に変換する。そして、加算器５３Ａで、指令値［＝Ｋｐ・（Ｘｒ−Ｘ）］をこの補正値（Ｋpp・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を求める［Ｕ＝Ｋｐ・（Ｘｒ−Ｘ）−Ｋpp・Ｐ］。
【００６２】
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２９Ａの速度（検出値）が目標値になるようにモータ２９Ａを制御する。
このような速度制御により、モータ２９Ａ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、切替部５７では、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。
【００６３】
この圧力制御では、加算器５５で、圧力指令値Ｐｒから圧力検出値Ｐを減算して圧力偏差（＝Ｐｒ−Ｐ）を算出し、圧力制御部（圧力制御用速度目標値設定部）５６で、この圧力偏差（Ｐｒ−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２９Ａを制御する。
【００６４】
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（＝Ｋpp・Ｐ）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、モータ２９Ａや射出スクリュ２３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２９Ａ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。
【００６５】
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。
【００６６】
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５０Ｂでは、第１実施形態の速度制御系が位置指令値Ｘｒ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Ｖｒ及び速度検出値Ｖが用いられている。
【００６７】
つまり、本実施形態の速度制御系は、速度指令値Ｖｒ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５２Ｂ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（＝Ｋpp・Ｐ）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５２Ｂで変換された指令値［＝Ｋpv・（Ｖｒ−Ｖ）］を圧力比例ゲイン処理部５４で変換された補正値（Ｋpp・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を求める加算器５３Ｂとをそなえている（次式参照）。
【００６８】
Ｕ＝Ｋpv・（Ｖｒ−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。
【００６９】
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２３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。
【００７０】
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５０Ｃ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。
【００７１】
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［＝Ｋｐ・（Ｘｒ−Ｘ）］に変換する位置比例ゲイン処理部５２Ａと、速度指令値Ｖｒ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５２Ｂ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（＝Ｋpp・Ｐ）に変換する圧力比例ゲイン処理部５４と、位置比例ゲイン処理部５２Ａで変換された指令値［＝Ｋｐ・（Ｘｒ−Ｘ）］と速度比例ゲイン処理部５２Ｂで変換された指令値［＝Ｋpv・（Ｖｒ−Ｖ）］との和［＝Ｋｐ・（Ｘｒ−Ｘ）＋Ｋpv・（Ｖｒ−Ｖ）］を圧力比例ゲイン処理部５４で変換された補正値（Ｋpp・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を求める加算器５３Ｃとをそなえている（次式参照）。
【００７２】
Ｕ＝Ｋｐ・（Ｘｒ−Ｘ）＋Ｋpv・（Ｖｒ−Ｖ）−Ｋpp・Ｐ
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。
【００７３】
つまり、モータ２９Ａ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バック制御するので、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。
【００７４】
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Ｘｒ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［＝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（＝Ｋpp・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＝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。
【００７５】
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（＝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）］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（Ｋpp・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。
【００７６】
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［＝Ｋｐ・（Ｘｒ−Ｘ）］と、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）］との和［＝Ｋｐ・（Ｘｒ−Ｘ）＋Ｋpv・（Ｖｒ−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（Ｋpp・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＝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っている。
【００７７】
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（＝Ｋpp・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２９Ａ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。
【００７８】
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２３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２３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２３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２３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。
【００７９】
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。
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。
【００８０】
図５の横軸は射出スクリュ２３の位置Ｘを示し、縦軸は射出スクリュ２３の目標速度Ｕを示し、Ｘ０は速度制御から圧力制御への切替位置（Ｖ／Ｐ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２３の検出位置ＸがＶ／Ｐ切替位置Ｘ０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２３の検出位置ＸがＶ／Ｐ切替位置Ｘ０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。
【００８１】
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Ｖ／Ｐ切替位置Ｘ０に距離ａまで接近する時点までは、位置指令値Ｘｒ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を乗算した値［＝Ｋｐ・（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Ｘｒ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［＝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（＝Ｋpp・Ｐ）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・（Ｘｒ−Ｘ）−Ｋpp・Ｐ］。
【００８２】
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Ｖ／Ｐ切替位置Ｘ０に距離ａまで接近する時点までは、値［＝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＝Ｋpv・（Ｖｒ−Ｖ）］、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、値［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＝Ｋpv・（Ｖｒ−Ｖ）−Ｋpp・Ｐ］。
【００８３】
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Ｖ／Ｐ切替位置Ｘ０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Ｖ／Ｐ切替位置Ｘ０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＝Ｋｐ・（Ｘｒ−Ｘ）＋Ｋpv・（Ｖｒ−Ｖ）−Ｋpp・Ｐ］。
【００８４】
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２３の検出位置ＸがＶ／Ｐ切替位置Ｘ０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。
【００８５】
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／Ｐ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。
【００８６】
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から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＝Ｋｐ・（Ｘｒ−Ｘ）−α・Ｋpp・Ｐ
第２実施形態対応
Ｕ＝Ｋpv・（Ｖｒ−Ｖ）−α・Ｋpp・Ｐ
第３実施形態対応
Ｕ＝Ｋｐ・（Ｘｒ−Ｘ）＋Ｋpv・（Ｖｒ−Ｖ）−α・Ｋpp・Ｐ
【００８７】
なお、補正係数αは例えば図６に示すように時点ｔnでは０でその後線形に増加し時点ｔaでは１になっているが、このような時点ｔnは速度制御時における減少補正開始時点とし、時点ｔaは射出スクリュ２３がＶ／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２３の検出位置ＸがＶ／Ｐ切替位置Ｘ０に距離ａまで接近した位置に到達した時点を、補正係数αが立ち上がる（０よりも大となる）時点ｔn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。
【００８８】
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α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２３の位置がＶ／Ｐ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。
【００８９】
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。
【００９０】
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２３の検出位置ＸがＶ／Ｐ切替位置Ｘ０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２３の検出位置ＸがＶ／Ｐ切替位置Ｘ０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っている。
【００９１】
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２３の検出位置ＸがＸａであり、圧力指令値ＰｒがＰａであって、Ｖ／Ｐ切替位置Ｘ０付近での圧力指令値Ｐｒの想定値をＰH、射出スクリュ２３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。
【００９２】
ｂ＝（｜Ｐａ−ＰH｜／Ｐmax）・（Ｘ０−Ｘａ）
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Ｖ／Ｐ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Ｖ／Ｐ切換位置よりもなるべ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。
【００９３】
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Ｐｒ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。
【００９４】
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きる。
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。
【００９５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明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よれば、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っ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。
【００９６】
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ィ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。
【００９７】
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力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。
【図面の簡単な説明】
【図１】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】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】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】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】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】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】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】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】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６とともに（ａ）〜（ｃ）の順にその動作を示す。
【図１０】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５とともに（ａ）〜（ｃ）の順にその動作を示す。
【図１１】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】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。
【符号の説明】
１，２  金型
３  原料樹脂（樹脂材料）
１０  型締め装置
１１  固定ダイプレート
１２  移動ダイプレート
１３  連結プレート
１４  タイバー
１５  ブーストシリンダ
１６  押出シリンダ
２０  射出装置
２１  ノズル
２２  射出シリンダ
２３  射出スクリュ
２４  ヒータ
２５  台
２６  固定フレーム
２７  移動フレーム
２８  スクリュ回転モータ
２９  射出スクリュ移動機構（電動式アクチュエータ）
２９Ａ  モータ
２９Ｂ  動力伝達機構
３０  ホッパ
３１，３２  ベース
３３  ノズル前後シリンダ
５０Ａ〜５０Ｃ  制御装置（制御手段）
５１Ａ，５１Ｂ  加算器
５２Ａ，５２Ｂ  位置比例ゲイン処理部
５３Ａ〜５３Ｃ  加算器
５４  圧力比例ゲイン処理部
５５  加算器
５６  圧力制御部（圧力制御用速度目標値設定部）
５７  切替部
５８  加算器
５９  速度制御部（モータ指令値設定部）
６３ａ  型内圧センサ（型内圧力検出手段）
６３ｂ  ノズル圧センサ（型内圧力検出手段）
６３ｃ  ノズル部射出圧センサ（型内圧力検出手段）
６３ｄ  射出圧センサ（型内圧力検出手段）
【図１】
0004459467.tif 000002
【図２】
0004459467.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004459467.tif 000009
【図９】
0004459467.tif 000010
【図１０】
0004459467.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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