(57)【要約】【課題】樹脂圧力を検出する検出手段での検出値より慣性力の影響を精度高く除去し、かつ、高周波ノイズも除去して樹脂圧力を検出できるようにする。【解決手段】スクリュ１を前後進させるモータ３のトルクをスクリュに伝達する伝達機構の伝達関数を低次遅れの伝達関数で特定して圧力補正部２１に設定しておく。圧力補正部２１は、エンコーダ８で検出したモータの回転角より求めたモータの回転角加速度と伝達関数よりスクリュの加速度を求める。該スクリュ加速度にロードセルが取り付けられた部材からスクリュまでの全質量を乗じて慣性力を求める。ロードセル検出力をこの慣性力で補正し、樹脂圧力の推定値を求める。ロードセル検出力をスクリュ加速度に基づいた慣性力で補正するから、より正確な樹脂圧力の推定値となる。又、低次遅れの伝達関数はローパスフィルタの形となるから、樹脂圧力の推定値から高周波ノイズが除去される。【選択図】図２
2007331160.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出用のスクリュを軸方向に駆動するモータと、モータトルクをスクリュに伝達する伝達機構と、モータ回転角加速度を検出する手段と、前記伝達機構中の部材に取り付けられ樹脂圧力を検出する圧力検出手段とを有する電動射出成形機の制御装置において、
前記モータ回転角加速度を検出する手段で求めたモータ回転角加速度検出値と、設定された前記伝達機構の低次遅れの伝達関数とによりスクリュ加速度を推定する推定手段と、
該スクリュ加速度の推定値と前記圧力検出手段が取り付けられた部材からスクリュまでの可動部材の全質量より慣性力を求め、該慣性力で圧力検出手段で検出された検出値を補正して樹脂圧力を求める補正手段とを備えたことを特徴とする電動射出成形機の制御装置。
【請求項２】
前記伝達機構は、タイミングベルトを用いる伝達機構であって、該伝達機構の伝達関数を２次遅れの伝達関数とした請求項１に記載の電動射出成形機の制御装置。
【請求項３】
スクリュ加速度を推定する推定手段の代わりに、前記伝達機構の伝達関数のゲインを前記圧力検出手段が取り付けられた部材からスクリュまでの可動部材の全質量に対応するものとして、慣性力を推定する推定手段とし、前記補正手段は、該慣性力を推定する推定手段で推定された慣性力で圧力検出手段で検出された検出値を補正して樹脂圧力を求めるものとした請求項１又は請求項２に記載の電動射出成形機の制御装置。
【請求項４】
射出用のスクリュを軸方向に駆動するモータと、モータトルクをスクリュに伝達する伝達機構と、モータ回転角加速度を検出する手段と、前記伝達機構中の部材に取り付けられた樹脂圧力を検出する圧力検出手段とを有する電動射出成形機の圧力検出方法において、
モータ回転角速度からスクリュ加速度に変換する前記伝達機構の伝達関数を低次遅れの伝達関数として定め、
前記モータ回転角加速度検出手段によるモータ回転角加速度検出値と前記伝達関数とに基づいて、スクリュの加速度を推定し、
該スクリュ加速度の推定値に基づいて前記圧力検出手段で検出された検出値を補正し、樹脂圧力を求めることを特徴とする電動射出成形機の圧力検出方法。
【請求項５】
前記圧力検出手段で検出された検出値の補正は、スクリュ加速度の推定値と前記圧力検出手段が取り付けられた部材からスクリュまでの可動部材の全質量より慣性力を求めて該慣性力を圧力検出手段で検出された検出値から減ずることによって補正する請求項４に記載の電動射出成形機の圧力検出方法。
【請求項６】
前記伝達関数の定め方は、
１．樹脂材料を供給せず、スクリュのみを移動させて射出動作させるエアショットの射      出動作を行ない、
２．該射出動作時における前記圧力検出値及び前記モータ回転角加速度検出値を記憶し      、
３．前記伝達関数の係数に初期値を与え、前記伝達関数にモータ回転角加速度を入力し      、スクリュ加速度を求め、
４．前記圧力検出値と該求めたスクリュ加速度とから前記伝達関数の係数を特定し、
伝達関数を決定する、
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の電動射出成形機の圧力検出方法。
【請求項７】
前記伝達機構は、タイミングベルトを用いる伝達機構であって、前記伝達関数は、２次遅れの伝達関数であり、該２次遅れの伝達関数の定め方は、
１．前記圧力検出値の最初のピークの発生時刻と前記求めたスクリュ加速度の最初のピ      ークの発生時刻が等しくなるように、前記伝達関数の第１の係数を求め、
２．前記圧力検出値の最初のピークの値と２番目のピークの値との比率と、前記求めた      スクリュ加速度の最初のピークの値と２番目のピークの値との比率とが等しくなる      ように、前記伝達関数の第２の係数を求め、
前記２次遅れの伝達関数を決定する請求項６に記載の電動射出成形機の圧力検出方法。
【請求項８】
前記求めたスクリュ加速度の最初のピークの値にゲインを乗じた値が前記圧力検出値の最初のピークの値と一致するように、前記伝達関数のゲインを求めることによって、該ゲインを前記圧力検出手段が取り付けられた部材からスクリュまでの可動部材の全質量として求める請求項７に記載の電動射出成形機の圧力検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
射出機構をモータで駆動する電動射出成形機の制御装置及び該電動射出成形機の圧力検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータにより射出用のスクリュを軸方向に駆動し、該スクリュを前後進させる電動射出成形機においては、樹脂圧力を検出し該検出樹脂圧力に基づいてモータを制御し、射出圧力、補圧圧力、計量時の背圧等の制御を行っている。この樹脂圧力の検出手段として、モータトルクをスクリュに伝達する伝達機構中にロードセル等の圧力検出手段を設けて、該圧力検出手段で検出で検出される検出値に基づいて、射出圧力、保圧圧力、背圧等の制御をする方法が一般的に行われている。
【０００３】
このロードセルで検出される検出力は樹脂圧力とロードセルが取り付けられた部材からスクリュまでの伝達機構中の部材の慣性力を合計したものである。
ロードセル検出力＝（樹脂圧力×スクリュ断面積）＋慣性力
このようにロードセルで検出される力は、ロードセルが取り付けられた部材からスクリュまでの部材までの全部材の慣性力をも含んでいるものであることから、樹脂圧力検出するには、この慣性力をロードセル検出力より除去しなければならない。
【０００４】
そこで、スクリュを前後進させる射出用モータの回転速度を検出し、該速度を微分して射出用モータの加速度を求めて、次の式のように、該加速度に射出スクリュの質量を乗じて慣性力を求め、
慣性力＝射出用モータの加速度×射出スクリュの質量
ロードセルで検出圧力にこの慣性力を加算して補正するようにした発明が知られている（特許文献１参照）。
【０００５】
さらに、射出用のモータの速度を検出し、該検出速度を微分して射出用モータの加速度を求め、さらに、溶融樹脂とロードセルの間に介在する可動部材の質量より慣性力を求めて、ロードセルで検出した検出力を補正して樹脂圧力を検出するようにした発明も知られている（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平４−２９８１８号公報
【特許文献２】特開２００３−１９１２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１は、モータのトルクをスクリュに伝達する伝達機構の途中に検出手段としてのロードセルを配置し、樹脂圧力を検出する構成の電動射出成形機の要部説明図である。スクリュ１は、モータ３のトルクを伝達する伝達機構を介してモータ３に接続されており、この伝達機構中の部材にロードセル４が取り付けられスクリュ１にかかる樹脂６からの圧力（図では、樹脂を抵抗要素のように概念的に表している）を検出するようになっている。図１に示す例では、モータ３からの回転トルクは、タイミングベルト機構やボールスクリュ／ナット機構等のトルク伝達機構を介してプッシャプレート２を直線移動させてスクリュ１を軸方向に駆動し前後進させるもので、このトルク伝達機構中の部材に圧力検出手段としてロードセル４を取り付けて樹脂圧力を検出するようにしたものである。なお、図中符号５は伝達機構をばね要素として概念的に表したものである。特に、伝達機構においては、スクリュ１はプッシャプレート２に取り付けられ、ロードセルとプッシャプレートに連結された部材に取り付けられることから、伝達機構のばね要素５は、モータ３からロードセル４が取り付けられた部材までの、タイミングベルトによる伝達機構、ボールネジ／ナット機構による要素の弾性に起因するものが主である。又、タイミングベルトを用いず、減速器を用いたときもこの減速器が有するばね要素の影響が大きい。
【０００８】
伝達機構には上述したようにばね要素５を含むことから、モータ３の回転速度、加速度がスクリュ１の速度、加速度とが一致するものとは限らない。スクリュ１の速度、加速度は、モータ３の速度、加速度より遅れることになる。
【０００９】
そのため、特許文献１，２に記載された従来技術のように、モータの加速度に基づいて、スクリュ又はスクリュと一体的なプッシャプレートの質量より慣性力を推定して、ロードセルで検出される力を補正しても、推定した慣性力は真の慣性力に対して位相が一致せず、慣性力の推定誤差が大きくなる。特に、プッシャプレート２にスクリュ１を回転させるスクリュ回転用のモータ、伝動機構等を設けたものにおいては、プッシャプレート２と共に移動する部材の質量が増大し、慣性力の推定誤差が大きくなる。この慣性力で補正したロードセル検出力、該ロードセル検出力より求められる検出樹脂圧力も誤差が大きくなるという問題がある。
【００１０】
又、加速度はモータに取り付けたエンコーダ等の速度検出器で検出される速度検出値を時間微分して求めるが、この時間微分する段階で、速度検出値に含まれる高周波のノイズ成分が増幅されて算出した加速度には高周波ノイズが多く含まれることになる。したがって、このモータの検出速度を時間微分して得られたモータ加速度を用いて慣性力を求めて、この慣性力でロードセル検出力を補正して検出樹脂圧力を求めたとしても、この検出樹脂圧力には高周波ノイズが多く含まれることになる。この高周波ノイズが多く含む検出樹脂圧力を用いて、射出圧、保圧、背圧等の圧力制御を行っても制御が安定しないという問題がある。
【００１１】
そこで、本発明は、上述した従来技術の問題点を改善し、より正確に樹脂圧力を検出できるようにした電動射出成形機の制御装置及び圧力検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願請求項１〜３に係る発明は、射出用のスクリュを軸方向に駆動するモータと、モータトルクをスクリュに伝達する伝達機構と、モータ回転角加速度を検出する手段と、前記伝達機構中の部材に取り付けられ樹脂圧力を検出する圧力検出手段とを有する電動射出成形機の制御装置であって、請求項１に係る発明は、前記モータ回転角加速度を検出する手段で求めたモータ回転角加速度検出値と、設定された前記伝達機構の低次遅れの伝達関数とによりスクリュ加速度を推定する推定手段と、該スクリュ加速度の推定値と前記圧力検出手段が取り付けられた部材からスクリュまでの可動部材の全質量より慣性力を求め、該慣性力で圧力検出手段で検出された検出値を補正して樹脂圧力を求める補正手段とを備えたことを特徴とするものである。  
請求項２に係る発明は、前記伝達機構が、タイミングベルトを用いる伝達機構であり、該伝達機構の伝達関数を２次遅れの伝達関数としてスクリュ加速度を推定するようにした。又、請求項３に係る発明は、スクリュ加速度を推定する推定手段の代わりに、前記伝達機構の伝達関数のゲインを前記圧力検出手段が取り付けられた部材からスクリュまでの可動部材の全質量に対応するものとして、慣性力を推定する推定手段とし、前記補正手段は、該慣性力を推定する推定手段で推定された慣性力で圧力検出手段で検出された検出値を補正して樹脂圧力を求めるものとした。
【００１３】
請求項４〜８に係る発明は、射出用のスクリュを軸方向に駆動するモータと、モータトルクをスクリュに伝達する伝達機構と、モータ回転角加速度を検出する手段と、前記伝達機構中の部材に取り付けられた樹脂圧力を検出する圧力検出手段とを有する電動射出成形機の圧力検出方法であって、請求項４に係る発明は、モータ回転角速度からスクリュ加速度に変換する前記伝達機構の伝達関数を低次遅れの伝達関数として定め、前記モータ回転角加速度検出手段によるモータ回転角加速度検出値と前記伝達関数とに基づいて、スクリュの加速度を推定し、該スクリュ加速度の推定値に基づいて前記圧力検出手段で検出された検出値を補正し、樹脂圧力を求めることを特徴とするものである。  
請求項５に係る発明は、前記圧力検出手段で検出された検出値の補正を、スクリュ加速度の推定値と前記圧力検出手段が取り付けられた部材からスクリュまでの可動部材の全質量より慣性力を求めて該慣性力を圧力検出手段で検出された検出値から減ずることよって補正するものとした。
【００１４】
さらに、請求項６に係る発明は、前記伝達関数の定め方として、
１．樹脂材料を供給せず、スクリュのみを移動させて射出動作させるエアショットの射      出動作を行ない、
２．該射出動作時における前記圧力検出値及び前記モータ回転角加速度検出値を記憶し
、
３．前記伝達関数の係数に初期値を与え、前記伝達関数にモータ回転角加速度を入力し      、スクリュ加速度を求め、
４．前記圧力検出値と該求めたスクリュ加速度とから前記伝達関数の係数を特定し、        伝達関数を決定する、
ものとした。
【００１５】
請求項７に係る発明は、前記伝達機構としてタイミングベルトを用いる伝達機構を用い、前記伝達関数を２次遅れの伝達関数とし、該２次遅れの伝達関数の定め方として、
１．前記圧力検出値の最初のピークの発生時刻と前記求めたスクリュ加速度の最初のピ      ークの発生時刻が等しくなるように、前記伝達関数の第１の係数を求め、
２．前記圧力検出値の最初のピークの値と２番目のピークの値との比率と、前記求めた      スクリュ加速度の最初のピークの値と２番目のピークの値との比率とが等しくなる      ように、前記伝達関数の第２の係数を求め、
前記２次遅れの伝達関数を決定するようにした。  
請求項８に係る発明は、前記圧力検出手段が取り付けられた部材からスクリュまでの可動部材の全質量の求め方として、前記求めたスクリュ加速度の最初のピークの値にゲインを乗じた値が前記圧力検出値の最初のピークの値と一致するように、前記伝達関数のゲインを求め、該ゲインを前記質量とするようにした。
【発明の効果】
【００１６】
スクリュ加速度の推定値を求め、該スクリュ加速度の推定値に基づいて圧力検出手段で検出された検出値を補正して樹脂圧力を検出するようにしたから、より正確な樹脂圧力を得ることができる。又、モータ回転角加速度検出値を低次遅れの伝達関数に入力してスクリュ加速度を求めたので高周波ノイズが除去され、高周波ノイズを含まない樹脂圧力の安定した樹脂圧力の制御ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に示すように、モータ３からスクリュ１までの伝達機構において、モータ３からロードセル４が取り付けられた部材までの間にばね要素が存在する。特にこの間に配置されるタイミングベルト機構による伝達手段や減速器等の伝達手段の場合、このばね要素が大きく影響を与え、モータ回転加速度とスクリュ加速度の位相が異なる等の問題が生じる。このばね要素の影響でモータの回転速度、加速度とスクリュの前後進の速度、加速度が異なることから、ロードセル４が取り付けられた部材からスクリュ１までを一体（スクリュ、プッシャプレート、ロードセルが取り付けられた部材等）とし、その質量をｍ、スクリュの加速度をα、樹脂圧力をＰrgn、スクリュ１の断面積をＳ、ロードセルによる検出される検出力（検出値）をＦcellとすると、スクリュ１、プッシャプレート２等に対する運動方程式は次の１式となる。
【００１８】
Ｆcell−Ｐrgn×Ｓ＝ｍ×α        …（１）
又、上記（１）式の右辺の「ｍ×α」は、ロードセル４が取り付けられた部材からスクリュ１までの伝達手段の慣性力である。
【００１９】
この（１）式より、樹脂圧力Ｐrgnは、次の２式で示されるように、ロードセル検出力（検出値）Ｆcellから慣性力を減じて、スクリュ断面積Ｓで除すれば、樹脂圧力Ｐrgnは求まることになる。
【００２０】
Ｐrgn＝（Ｆcell−ｍ×α）／Ｓ        …（２）
上記（１）式、（２）式において、ロードセル４が取り付けられた部材からスクリュ１までのスクリュ１と共に移動する可動部材の質量ｍ、スクリュ断面積Ｓは、予め求めることができるものであり既知のものであるので、スクリュ１の加速度αが分かれば、慣性力を補正した樹脂圧力Ｐrgnが求まることになる。
【００２１】
そこで、本発明は、モータ３からスクリュ１にモータトルクを伝達する伝達機構の伝達関数を低次の遅れの伝達関数として、モータの回転角加速度よりスクリュ１の加速度を求めて慣性力を推定し、この慣性力を圧力検出器であるロードセルの検出値を補正して、樹脂圧力を検出するようにする。
【００２２】
図２は、本発明の一実施形態の要部ブロック図である。図１に示したモータ３のトルクをスクリュ１に伝達する伝達機構の途中に検出手段としてのロードセル４を配置し、樹脂圧力を検出し、射出圧力、保圧、背圧等の圧力制御を行う構成の電動射出成形機の要部ブロック図であり、機構部１０の構成は、図１に示した従来例と同じである。ただし、図１と比較し、モータ３の回転角を検出する位置検出器としてのエンコーダ８，モータ３を駆動するアンプ７を記載している。
【００２３】
モータ３はタイミングベルト機構やボールスクリュ／ナット機構等の力を伝達する伝達機構を介してプッシャプレート２を直線移動させて、該プッシャプレート２に取り付けられているスクリュ１を前後進させる。伝達機構中の部材にロードセル４が取り付けられ、該ロードセル４によりスクリュ１にかかる樹脂からの圧力を検出する。図中符号５は伝達機構をばね要素として概念的に表したものである。
【００２４】
ロードセル４の検出力（検出値）はこの電動射出成形機の制御装置２０の圧力補正部２１に入力されている。又、エンコーダ８で検出されたモータ回転角も圧力補正部２１に入力されている。
【００２５】
電動射出成形機の制御装置２０は従来の制御装置と同じようにプロセッサ、ＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリ、射出成形機の各可動部を駆動するモータの位置、速度、さらには、力制御する軸制御部を備えている。この軸制御部もプロセッサとＲＯＭ，ＲＡＭ等のメモリなどで構成され、モータをデジタルサーボ制御する構成となっている。
【００２６】
圧力補正部２１及び該圧力補正部２１で求められた樹脂圧力推定値を入力する圧力制御部２２は、この制御装置２０におけるスクリュ１を射出方向に前後進させる射出用モータ３をサーボ制御する軸制御部に設けられている。  
本実施形態は、従来の制御装置と比較し、この圧力補正部２１を設けた点で特徴を有するものである。従来は、ロードセル４で検出した検出値から樹脂圧力を求めて圧力制御部２２に渡し、圧力制御部２２はこの検出樹脂圧力が設定樹脂圧力と一致するようにフィードバック制御等の圧力制御を行っているものであり、圧力制御部２２の構成は従来と同じであり、圧力補正部２１が相違するものである。又、特許文献１，２に記載された発明においても、モータの回転加速度に基づいて慣性力を求めて、該慣性力によってロードセル４で検出された検出力を補正して樹脂圧力推定値を求めて圧力制御部２２に出力するものであるが、本実施形態では、モータの回転加速度によって慣性力を求めるのではなく、スクリュの加速度によって慣性力を求めてロードセル４での検出力を補正して樹脂圧力推定値を求めて圧力制御部２２に出力する点において、圧力補正部２１の構成が相違するものである。
【００２７】
すなわち、本実施形態の圧力補正部２１では、所定周期毎、ロードセル４から出力される検出力Ｆcell及びエンコーダ８からのモータの回転角度θを読み取り、モータの回転角度θよりモータの回転角速度を求め、該モータの回転角速度に予め設定されているモータ３からスクリュ１までの伝達機構の伝達関数に入力してスクリュの加速度を求め、ロードセル４からスクリュ１までの伝達手段のスクリュと共に移動する可動部材の全質量に、求めたスクリュの加速度を乗じて慣性力を求め、この慣性力をロードセル４から出力される検出力Ｆcellから減じた値をスクリュの断面積Ｓで割って樹脂圧力Ｐrgnを求める。すなわち上述した（２）式の演算を行って樹脂圧力Ｐrgnを求めて圧力制御部２２に出力するものである。圧力制御部２２の処理は従来技術と同じである。
【００２８】
図３は、圧力補正部２１の処理として制御装置２０のスクリュ１を前後進させる射出用のモータ３のサーボ制御を行う軸制御部のプロセッサが、所定周期Δｔ毎に実施する樹脂圧力推定処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。射出・保圧時、及び計量時の背圧制御時等の樹脂圧力を制御するときなどに、樹脂圧力を検出する場合、所定周期Δｔ毎、プロセッサは、図３に示す処理を実行する。
【００２９】
ロードセル４の出力の検出力Ｆcellを読み取ると共に、エンコーダ８の出力であるモータ回転角θを読み取る（ステップ１００，１０１）。  
読み取ったモータ回転角θから前周期に読み取りレジスタＲ（θ）に記憶された前周期のモータ回転角を減じて周期Δｔで除してモータ回転角速度θ’を求める（ステップ１０２）。  
ステップ１０１で読み取ったモータ回転角θをレジスタＲ（θ）に格納する（ステップ１０３）。
【００３０】
ステップ１０２で求めたモータ回転角速度θ’から前周期に求めてレジスタＲ（θ’）に記憶する前周期のモータ回転角速度θ’を減じて周期Δｔで除してモータ回転角加速度θ”を求める（ステップ１０４）。なお、エンコーダ８とプロセッサによるこのステップ１０４の処理等によって本願発明のモータ回転角加速度を検出する手段を構成している。
【００３１】
ステップ１０２で求めたモータ回転角速度θ’をレジスタＲ（θ’）に格納する（ステップ１０５）。  
モータの出力トルクをスクリュまで伝達する伝達機構の力の伝達関数が予め設定されており、この伝達関数とステップ１０４で求めたモータ回転角速度θ”によりスクリュ１の加速度αを求める（ステップ１０６）。
【００３２】
求めたスクリュの加速度αに、予め設定されているロードセルが設けられた部材からスクリュ１までのスクリュ１と共に移動する可動部材の全質量ｍを乗じて、ロードセルが設けられた部材以降のスクリュ１と共に移動する部材の慣性力（ｍ×α）を求める（ステップ１０７）。
【００３３】
ステップ１００で求めたロードセルでの検出力Ｆcellから慣性力（ｍ×α）を減じて、周期Δｔで割って樹脂圧力の推定値Ｐrgnを求める（ステップ１０８）。
求めた樹脂圧力の推定値Ｐrgnを圧力制御部２２へ出力し（ステップ１０９）、圧力補正部２１の当該周期の処理を終了する。
【００３４】
なお、上記実施形態では、検出されたモータの回転角θよりモータ加速度θ”を求めたが、モータの回転角速度を検出する速度検出器を備えるものであれば、該速度検出器で検出された回転角速度を微分して（当該検出回転角速度と前周期での検出回転角速度の差を周期Δｔで割って）、モータの回転角加速度を求めるようにしてもよいものである。
【００３５】
次に、電動射出成形機の制御装置２０に設定する伝達機構の伝達関数を求めて設定する方法を説明する。
まず、モータ３からスクリュ１までの力の伝達機構の構成に合わせて伝達関数の種類、を決める。この伝達関数は、ローパスフィルタ形式の低次の遅れ要素の伝達関数とする。そして、樹脂材料を供給せず、スクリュ１のみを移動させて射出動作させるエアショットによる射出動作を行ない、このときのロードセルの検出値及びモータ回転角又は回転角速度の検出値を求め記憶し、さらに記憶したモータ回転角又は回転角速度よりモータ回転角加速度を求め記憶する。モータ回転角加速度と伝達関数に基づいてスクリュの加速度を求め、該スクリュ加速度のパターンがロードセルによる検出値の検出力のパターンとほぼ類似するように、伝達関数の係数を決め、該伝達関数を決定し、この伝達関数を制御装置に設定する。
【００３６】
一例として、タイミングベルト機構を用いてモータのトルクをスクリュに伝達する伝達機構の場合における伝達関数の特定について説明する。タイミングベルト機構を用いた伝達機構の場合、２次遅れの伝達関数が適しており、この伝達関数はローパスフィルタの形式となる。２次遅れの伝達関数ｆ（ｓ）は次のように表される。
【００３７】
ｆ（ｓ）＝ω2／（ｓ2＋２δωｓ＋ω2）      …（３）
上記（３）式において、ｓはラプラス変換の複素変数、ωは固有角周波数であり、伝達関数を特定するに必要な第１の係数である。又、δは減衰係数であり伝達関数を特定するに必要な第２の係数である。これら２つの係数を決定すれば、この伝達関数は特定される。
【００３８】
まず、前述したように樹脂材料を供給せず、スクリュのみを移動させて射出動作させるエアショットによる射出動作を行う。  
このときのロードセル４で検出される検出力Ｆcell(ｔ)及びモータ回転角速度θ’の検出値を求め（モータ回転角を検出し、このモータ回転角を時間微分してモータ回転角速度を求め）記憶する。このロードセルで検出される検出力が図４（ａ）であったものとする。  
記憶したモータ回転角速度の検出値よりモータ回転角加速度θ”を求め記憶する。
【００３９】
予め決められた伝達関数の係数に初期値を与えた伝達機構の伝達関数ｆ（ｓ）にモータ回転角加速度を入力処理してスクリュの加速度αを求める。このスクリュ加速度α（ｔ）が図４（ｂ）であったとする。
【００４０】
図４において、
ｔ１：ロードセル４での検出力Ｆcell（ｔ）の最初のピーク値を得る時刻
ｔ'１：スクリュ加速度α（ｔ）で最初のピーク値を得る時刻
ｔ２：ロードセル４での検出力Ｆcell（ｔ）で２つ目のピーク値を得る時刻
ｔ'２：スクリュ加速度α（ｔ）で２つ目のピーク値を得る時刻
とすると、
ｔ１＝ｔ'１となるように、伝達関数ｆ（ｓ）の第１の係数である固有角周波数ωを調整し、決定する。
【００４１】
次に、ロードセル検出力の最初のピーク値Ｆcell(ｔ１)と２番目のピーク値Ｆcell(ｔ２)の比が、スクリュ加速度の最初のピーク値α（ｔ'１）と２番目のピーク値α（ｔ'２）比が一致（Ｆcell(ｔ１)：Ｆcell(ｔ２)＝α（ｔ'１）：α（ｔ'２））するように、伝達関数ｆ（ｓ）の第２の係数である減衰係数δを調整し、決定する。
【００４２】
こうして、伝達機構の伝達関数ｆ（ｓ）は特定され、制御装置に設定される。  
以上のように、伝達機構の伝達関数ｆ（ｓ）を伝達機構の構成に合わせて、低次の遅れ要素の伝達関数で、ローパスフィルタの形式の伝達関数とすることから、図２の圧力補正部２１で伝達関数ｆ（ｓ）のローパスフィルタにモータ回転加速度を入力してスクリュ加速度αの推定値を求めるときに、モータ加速度に含まれる高周波ノイズは除去されるので、スクリュ加速度αの推定値は高周波ノイズを含まないものとなる。したがって、スクリュ加速αで補正した樹脂圧力推定値も高周波ノイズを含まないものとなり、この高周波ノイズを含まない圧力に基づいて射出圧力、保圧、背圧等の圧力制御が行われることになるので、安定した圧力制御ができる。
【００４３】
また、ロードセル検出力Ｆcell(ｔ)とスクリュ加速度α（ｔ）において、最初のピーク値発生時刻を同一とし、最初と２回目のピーク値の比を同じものとすることによって、ロードセル検出力Ｆcell(ｔ)とスクリュ加速度α（ｔ）のパターンをほぼ類似するものとしたから、推定した慣性力（ｍ×α）は真の慣性力に対して位相が一致することになり、慣性力を精度よく推定することができ、この精度の高い慣性力で、ロードセル検出力Ｆcell(ｔ)を補正して、樹脂圧力の推定値を求めることになるから、この樹脂圧力を精度高く検出することができる。
【００４４】
又、ロードセル４が取り付けられた部材からスクリュ１までの部材の質量ｍは、角部材の質量を測定して計算して求めて設定しておいてもよいが、この伝達関数ｆ（ｓ）のゲインを調整することによって、このゲインでこの質量ｍを求めるようにしてもよい。この場合、スクリュ加速度の最初のピーク値α（ｔ'１）にゲインＫを乗じた値がロードセル検出力の最初のピーク値Ｆcell(ｔ１)と一致するようにゲインを調整する。すなわち、Ｆcell(ｔ１)＝α（ｔ'１）×ＫとなるようにゲインＫを決める。結局、エアショットによる射出であることから、このゲインＫは、ロードセル４が取り付けられた部材からスクリュ１まで部材の質量ｍに対応するものとなるので、このゲインＫを質量ｍとすればよいものである。
【００４５】
さらに、ロードセル検出値を補正するのは上述した慣性力であることから、伝達関数のゲインをロードセル４が取り付けられた部材からスクリュ１まで部材の質量ｍに対応するものとして設定しておけば、モータ加速度をこの伝達関数で処理すればスクリュ加速度の代わりに慣性力が求められ、この慣性力でロードセル検出値を補正すればよいものとなる。
【００４６】
図５は、ロードセルで検出される検出力Ｆcellをスクリュ断面積Ｓで割って得られるロードセル検出樹脂圧力Ｆcell(ｔ)／Ｓと、実際の樹脂圧力Ｐrgn及びスクリュ加速度α（ｔ）の波形を示す図である。スクリュ加速度α（ｔ）がプラス方向に大きくなっているときには、慣性力（ｍ×α（ｔ））が増大することから、ロードセル検出樹脂圧力Ｆcell(ｔ)／Ｓは実際の樹脂圧力Ｐrgnよりも大きくなっている。又、スクリュ加速度α（ｔ）がマイナス方向に大きくなっているときには、慣性力（ｍ×α（ｔ））がマイナス方向に増大することから、ロードセル検出樹脂圧力Ｆcell(ｔ)／Ｓは実際の樹脂圧力Ｐrgnよりも小さくなっている。しかし、本発明では、ロードセル検出力に対してこの慣性力を補正してロードセル検出樹脂圧力Ｆcell(ｔ)／Ｓを得るようにしているから、慣性力の影響が除去されて検出樹脂圧力の推定値は実際の樹脂圧力Ｐrgnに近いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】モータのトルクをスクリュに伝達する伝達機構の途中にロードセルを配置し、樹脂圧力を検出する構成の電動射出成形機の要部説明図である。
【図２】本発明の一実施形態の要部ブロック図である。
【図３】同実施形態における圧力補正部での樹脂圧力推定処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図４】同実施形態において伝達手段の伝達関数を決定するための手順におけるロードセル検出力とスクリュ加速度との関係の説明図である。
【図５】ロードセルで検出される樹脂圧力と実際の樹脂圧力及びスクリュ加速度の波形を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  スクリュ
２  プッシャプレート
３  モータ
４  ロードセル
５  ばね要素
６  樹脂
７  アンプ
８  エンコーダ
１０  機構部
２０  制御装置
２１  圧力補正部
２２  圧力制御部
【図１】
2007331160.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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