(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形機に使用される金型を型締する際に用いられる型締装置の型開限停止位置を、目標停止位置で停止させるように、ポンプシステムを用いて制御する型開限停止位置学習制御装置であって、
前記金型の開閉位置を検出する型開閉位置検出器と、
前記型開閉位置検出器で検出された、少なくとも前回のショット時における型開限停止時の型開停止検出位置と少なくとも前回のショット時の型開限停止指令位置とを用いて前記目標停止位置を修飾し、該修飾した目標停止位置を今回のショット時の型開限停止指令位置として出力する学習手段と、
前記今回のショット時の型開限停止指令位置から前記型開閉位置検出器で検出された型開閉検出位置を減算して、位置偏差を求める減算手段と、
前記位置偏差から制御比例ゲインＫを用いてポンプ流量指令信号Ｑｒｅｆを算出する制御要素とを備え、
前記学習手段は、前記目標停止位置から前記前回のショット時における型開限停止時の型開停止検出位置を減算して、停止時位置偏差を求める減算器と、前記停止時位置偏差に所定の係数ｋ（０＜ｋ＜１）を掛けて、オーバラン量を求める係数乗算器と、前記前回のショット時の型開限停止指令位置に前記オーバラン量を加算して、前記今回のショット時の型開限停止指令位置を出力する加算器とを備えることを特徴とする、射出成形機における型開限停止位置学習制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機に関し、特に、直圧式射出成形機において型開限停止位置を制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、射出成形機は成形材料をホッパから連続的に供給し、射出シリンダ内で加熱溶融して溶融樹脂とし、この溶融樹脂をスクリュないしプランジャによって固く閉じた金型中に高速で圧入（射出）させて、金型内の溶融樹脂を冷却固化させ、割り型を離すことによって製品（成形品）を取り出す機械である。
【０００３】
このような射出成形機においては、成形条件の管理が重要であり、特に射出圧力、シリンダ温度（樹脂温度）、金型温度、冷却時間、射出速度、スクリュの回転数と背圧、型締力などを適正に設定する必要がある。
【０００４】
射出成形機の一種として直圧式射出成形機があり、この直圧式射出成形機では動力源としてポンプシステムを使用している。
【０００５】
図６に射出シリンダ３０を含む可塑化装置と型締装置１０とを示す。射出シリンダ３０により可動金型１６と固定金型１４との間に形成されるキャビティ内に樹脂を充填していくにつれてキャビティ内の圧力が上昇し、可動金型１６と固定金型１４との間が開かないようにするため型締力が必要となる。
【０００６】
図６に加えて図７をも参照して、型締装置１０は型締シリンダ１１を備えており、この型締シリンダ１１内には軸方向に摺動可能にピストン部１２が配設されている。型締シリンダ１１の一端（図中右端）は閉塞板１１ａによって閉塞されており、ピストン部１２のピストン軸体１２ａは閉塞板１１ａを貫通している。
【０００７】
固定プラテン１３には固定金型１４が配置されており、一方、可動プラテン１５には可動金型１６が配置されている。そして、固定金型１４と可動金型１６とによって金型が構成される。固定プラテン１３及び閉塞板１１ａ間にはダイバー１７が配置されており、可動プラテン１５はダイバー１７に支持され、ダイバー１７に沿って移動可能となっている。さらに、前述のピストン軸体１２ａが可動プラテン１５に取り付けられている。
【０００８】
図７に示すように、固定プラテン１３には、ラック１３ａが取り付けられており、一方、可動プラテン１５にはピニオン（図示せず）が取り付けられている。可動プラテン１５が軸方向に移動すると、この移動に応じてピニオンがラック１３ａ上を回転することになる。ピニオンには、例えば、パルス発振器（図示せず）が連結されており、ピニオンの回転に応じてパルス発振器はパルス信号を発生する。制御装置２０（図６）では、このパルス信号をカウントして可動プラテン１５の位置を知ることができる。つまり、制御装置２０は固定プラテン１３と可動プラテン１５との間の距離（プラテン間距離）を知ることができる。そして、制御装置２０では、プラテン間距離を変化させることによって、型締力を調整している。ここで、ラック１３ａとピニオンとパルス発振器との組み合わせは、金型の開閉位置を検出する型開閉検出器として働く。尚、型開閉検出器はこれに限定せず、リニアセンサであっても良い。
【０００９】
図７において、ピストン部１２によって型締シリンダ１１は図中左側に位置する第１の油圧室１９ａと図中右側に位置する第２の油圧室１９ｂとに分けらている。第１の油圧室１９ａは第１の油圧路２１を介して流量制御弁２５に接続されており、この流量制御弁２５は油圧駆動源２３及びタンク２４に接続されている。一方、第２の油圧室１９ｂは第２の油圧路２２によって油圧駆動源２３に接続されている。この結果、第２の油圧室１９ｂには第２の油圧路２２を介して油圧駆動源２３から、直接、油が供給される。つまり、第２の油圧室１９ｂの圧力は、常時、油圧駆動源２３の圧力と同一となる。言い換えると、第２の油圧室１９ｂの圧力は予め定められた圧力に保たれることになる。
【００１０】
なお、図６に示されるように、流量制御弁２５の代わりに第１乃至第４の切換弁２５−１，２５−２，２５−３，および２５−４を使用しても良い。
【００１１】
図６において、上記型締力の制御（調整）は以下に述べるいずれかの方法で行われる。その第１の方法は、射出シリンダ２０にその可動部の位置を検出するための変位検出器３３を設け、この変位検出器３３からの検出信号に応答して、制御装置２０は射出シリンダ２０の可動部の位置が予め設定した位置に達したら、型締力を変化させるために、第３及び第４の切換弁２５−３、２５−４に指令を出す。第２の方法は、キャビティ内の樹脂圧が射出シリンダ３０の油圧力により予測できることにより着目し、射出シリンダ３０内の油圧力を測定するための圧力検出器３４を設け、制御装置２０はこの圧力検出器３４からの検出値に基づいて第３及び第４の切換弁２５−３、２５−４を切換えて型締力を制御するようにしても良い。第３の方法は、型締シリンダ１１の第１および第２の油圧室１９ａおよび１９ｂの圧力の差が型締力に対応している点に着目している。型締シリンダ１１の第１および第２の油圧室１９ａおよび１９ｂにそれぞれ圧力検出器３５および３６を設け、制御装置２０では圧力検出器３５および３６の検出値の差、すなわち、第１および第２の油圧室１９ａおよび１９ｂの差圧を型締力として検出して、この差圧が予め定められた値になると、第３及び第４の切換弁２５−３、２５−４を切換えて型締力をフィードバック制御することで、より高精度が型締力制御を行うことができる。
【００１２】
一方、この種の射出成形機は取出機と動作を連携させて使用されることが多い。このように取出機との動作と連携させる際、射出成形機は金型の型開限での停止位置を再現性よく動作させることが大変重要であることが分かっている。上述した動力源としてポンプシステムを使用する直圧式射出成形機においては、従来、型開限停止位置を安定させるために、ポンプシステムをショット毎に制御している。ここで、型開限停止位置は、固定プラテン１３を基準（０）としたときの、固定プラテン１３からの可動プラテン１５の位置（プラテン間距離）で与えられる。
【００１３】
図８に従来の型開限停止位置制御装置を示す。図８において、Ｇ（ｓ）はポンプシステム、型締装置１０を含めた型開閉駆動系４０の伝達関数を示し、Ｓref （ｎ）はｎ回目（ｎショット目）の型開限停止指令位置を示し、Ｓmon は上記型開閉位置検出器４１で検出された型開閉検出位置を示し、Ｋは制御比例ゲインを示し、Ｑref はポンプ流量指令信号を示す。４２は減算器を表し、４３は制御比例ゲインＫを持つ制御要素を表す。
【００１４】
ここで、型開限停止指令位置Ｓref （ｎ）は一定値（固定値）であって、ショット毎に変動しないことに注意されたい。すなわち、型開限停止指令位置Ｓref （ｎ）は目標停止位置Ｓに等しい。
【００１５】
次に、図８に示す従来の型開限停止位置制御装置の動作について説明する。型締装置１０により金型の開閉動作を開始するときに、この型開限停止位置制御装置は動作を行う。減算器４２は型開限停止指令位置Ｓｒｅｆ（ｎ）から型開閉位置検出器４１で検出された型開閉検出位置Ｓｍｏｎを減算して、その位置偏差を制御比例ゲインＫを持つ制御要素４３に供給する。制御要素４３は位置偏差に応答してポンプ流量指令信号Ｑｒｅｆを伝達関数Ｇ（ｓ）を持つ型開閉駆動系４０に供給する。型開閉駆動系４０の型開閉検出位置Ｓｍｏｎは型開閉位置検出器４１で検出され、減算器４２へフィードバックされる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の型開限停止位置制御装置では、ショット毎に固定の目標停止位置Ｓを型開限停止指令位置Ｓref （ｎ）として使用している。しかしながら、この種の型締装置１０では、型開限停止位置制御装置に型開限停止指令位置Ｓref （ｎ）として固定の目標停止位置Ｓを与えても、実際には、目標停止位置Ｓからずれた型開限停止位置で停止する。その結果、射出成形機の経年変化等により、図５の点線で示すように、ショット毎に型開限停止位置が目標停止位置Ｓから徐々にずれていってしまうという問題がある。
【００１７】
したがって、本発明の解決課題は、ショット毎の型開限停止位置を所望の誤差の範囲内で目標停止位置に保持し続けることができる、射出成形機における型開限停止位置制御装置および制御方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、射出成形機に使用される金型を型締する際に用いられる型締装置の型開限停止位置を、目標停止位置で停止させるように、ポンプシステムを用いて制御する型開限停止位置学習制御装置であって、前記金型の開閉位置を検出する型開閉位置検出器と、前記型開閉位置検出器で検出された、少なくとも前回のショット時における型開限停止時の型開停止検出位置と少なくとも前回のショット時の型開限停止指令位置とを用いて前記目標停止位置を修飾し、該修飾した目標停止位置を今回のショット時の型開限停止指令位置として出力する学習手段と、前記今回のショット時の型開限停止指令位置から前記型開閉位置検出器で検出された型開閉検出位置を減算して、位置偏差を求める減算手段と、前記位置偏差から制御比例ゲインＫを用いてポンプ流量指令信号Ｑｒｅｆを算出する制御要素とを備え、前記学習手段は、前記目標停止位置から前記前回のショット時における型開限停止時の型開停止検出位置を減算して、停止時位置偏差を求める減算器と、前記停止時位置偏差に所定の係数ｋ（０＜ｋ＜１）を掛けて、オーバラン量を求める係数乗算器と、前記前回のショット時の型開限停止指令位置に前記オーバラン量を加算して、前記今回のショット時の型開限停止指令位置を出力する加算器とを備えることを特徴とする、射出成形機における型開限停止位置学習制御装置が得られる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
図１を参照すると、本発明の一実施の形態による型開限停止位置学習制御装置は、学習器５０を備えている点を除いて、図８に示した従来の型開限停止位置制御装置と同様の構成を有する。したがって、図８に示す型開限停止位置制御装置と同一の構成要素については同一の参照を付し、それら説明についは説明を簡略化するために省略する。
【００２３】
学習器５０は、固定の目標停止位置Ｓを受けると共に、型開閉位置検出器４１に接続されている。学習器５０は、型開閉位置検出器４１で検出された、少なくとも前回（ｎ回目）のショット時における型開限停止時の型開停止検出位置と少なくとも前回（ｎ回目）のショット時の型開限停止指令位置とを用いて目標停止位置Ｓを修飾し、この修飾した目標停止位置を今回（ｎ＋１回目）のショット時の型開限停止指令位置Ｓref （ｎ＋１）として出力する。この今回のショット時の型開限停止指令位置Ｓref （ｎ＋１）は減算器４２に供給される。
【００２４】
換言すれば、本発明では、金型の開閉位置を型開閉位置検出器４１で検出し、学習器５０により、少なくとも前回のショット時における型開限停止時の型開停止検出位置Ｓ′ｍｏｎ（ｎ）と目標停止位置Ｓとの偏差から、今回のショット時における型開限停止時の型開停止位置を推測して、少なくとも前回のショット時の型開限停止指令位置Ｓｒｅｆ（ｎ）に基づいて今回のショット時の型開限停止指令位置Ｓｒｅｆ（ｎ＋１）を求め、ショット毎に型開限停止指令位置Ｓｒｅｆ（ｎ＋１）を変化させるようにしている。
【００２５】
図２に学習器５０の一例を示す。図示の学習器５０は、前回のショット時における型開限停止時の型開停止検出位置Ｓｍｏｎを前回の停止位置Ｓ′ｍｏｎ（ｎ）として記憶する第１の記憶回路５１と、前回のショット時の型開限停止指令位置を前回の型開限停止指令位置Ｓｒｅｆ（ｎ）として記憶する第２の記憶回路５５と、目標停止位置Ｓから前回の停止位置Ｓ′ｍｏｎ（ｎ）を減算して、停止時位置偏差を求める減算器５２と、停止時位置偏差に所定の係数ｋである（１／２）を掛けて、オーバラン量を求める係数乗算器５３と、前回の型開限停止指令位置Ｓｒｅｆ（ｎ）にオーバラン量を加算して、今回のショット時の型開限停止指令位置Ｓｒｅｆ（ｎ＋１）を出力する加算器５４とから構成されている。
【００２６】
減算器５２と係数乗算器５３と加算器５４との組み合わせは、目標停止位置Ｓと前回の停止位置Ｓ´mon （ｎ）と前回の型開限停止指令位置Ｓref （ｎ）とから今回のショット時の型開限停止指令位置Ｓref （ｎ＋１）を算出する演算手段として働く。また、上記所定の係数ｋはフィードバックゲインと呼ばれる。
【００２７】
以下、図３および図４を参照して、図２に示す学習器５０を備えた型開限停止位置学習制御装置の動作について説明する。
【００２８】
最初に図３を参照して、通常動作時の学習制御について説明する。図３において、横軸はショット数を示し、縦軸に停止位置を示している。成形サイクルの第１のショット目において、型開限停止位置が目標停止位置Ｓとなるように制御したときに、実際の型開限停止位置が（Ｓ＋Ｘ1 ）であったとする。ここで、オーバーラン量Ｘ1 は目標停止位置Ｓに対して十分安定しており、Ｓ＞＞Ｘ1 が成り立つとする。
【００２９】
そこで、もし次回（第２のショット目）において、このオーバーラン量Ｘ1 を考慮に入れて、次回のショット時の型開限停止指令位置を（Ｓ−Ｘ1 ）として制御すれば、実際の型開限停止位置は目標停止位置Ｓの近傍となるだろう。しかしながら、型開限停止指令位置を（Ｓ−Ｘ1 ）としてしまうと、外乱等により安定しない可能性がある。
【００３０】
そこで、本実施の形態では、第２のショット目の型開限停止指令位置を、（Ｓ−Ｘ1 ）ではなく、（Ｓ−Ｘ1 ／２）として制御する。これにより、第２のショット目の実際の型開限停止位置は（Ｓ＋Ｘ2 ）となる。ここで、第２のショット目におけるオーバーラン量Ｘ2 は、前回のショット時のオーバーラン量Ｘ1 のほぼ半分（Ｘ1 ／２）に等しくなる。さらに、第３のショット目におけるオーバーラン量Ｘ3 は、前回のショット時のオーバーラン量Ｘ2 のほぼ半分（Ｘ2 ／２）となる。
【００３１】
このような動作をショット毎に繰り返して行うことにより、実際の型開限停止位置を目標停止位置Ｓへ徐々に収束させていくことができる。
【００３２】
次に、図４を参照して、何らかの原因（外乱）により、射出成形機の状態が連続運転中に変化した時の学習制御について説明する。図４において、横軸はショット数を示し、縦軸に停止位置を示している。成形サイクルの第ａのショット目において、実際の型開限停止位置が目標停止位置Ｓから大きくずれて、（Ｓ＋Ｘ4 ）となったとする。このような状況になったとしても、本実施の形態による学習制御により、数ショット間のうちに、型開限停止位置を目標停止位置Ｓに戻す（漸近させる）ことができる。すなわち、第（ａ＋１）のショット目でのオーバーラン量Ｘ5 を前回のショット時のオーバーラン量Ｘ4 の約半分（Ｘ4 ／２）にすることができ、さらに、第（ａ＋２）のショット目でのオーバーラン量Ｘ6 を前回のショット時のオーバーラン量Ｘ5 の約半分（Ｘ5 ／２）にすることができる。
【００３３】
図５に従来の型開限停止位置制御装置（図８）と本発明の型開限停止位置学習制御装置（図１）における型開限停止位置の経年変化を示す。図５において、横軸に時間を示し、縦軸に停止位置を示す。また、図５において、点線が従来の型開限停止位置の経年変化を示し、実線が本発明の学習制御による型開限停止位置の経年変化を示す。
【００３４】
図５から明らかなように、経年変化により射出成形機の状態が徐々に変化していったとき、従来の型開限停止位置制御装置（図８）では、その変化に併わせて型開限停止位置も徐々に変化していってしまう。これに対して、本発明の型開限停止位置学習制御装置（図１）による学習制御を用いると、常に、型開限停止位置を所望の誤差の範囲内で目標停止位置Ｓに保持し続けることができる。
【００３５】
本発明は上述した実施形態に限定せず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更・変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、学習器５０中の第１の記憶回路５１は、前回のショット時における型開限停止時の型開停止検出位置のみを前回の停止位置として記憶しているが、前回のみならず、それ以前のショット時における型開限停止時の型開停止検出位置をも過去の停止位置として記憶するようにしても良い。また、第２の記憶回路５２は、前回のショット時の型開限停止指令位置のみを前回の型開限停止指令位置として記憶しているが、前回のみならず、それ以前のショット時の型開限停止指令位置をも過去の型開限停止指令位置として記憶するようにしても良い。この場合、演算手段は、目標停止位置Ｓと過去の停止位置と過去の型開限停止指令位置とから今回のショット時の型開限停止指令位置を算出することになる。また、演算手段における学習アルゴリズムも上述した実施の形態のものに限定しないのは勿論である。さらに、上記の実施の形態では、係数乗算器の所定の係数ｋとして（１／２）を採用しているが、これに限定せず、所定の係数ｋは０より大きく１未満の範囲（０＜ｋ＜１）内で適当なものを選択しても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、少なくとも前回のショット時における型開限停止時の型開停止検出位置と目標停止位置との偏差から、今回のショット時における型開限停止時の型開停止位置を推測して、少なくとも前回のショット時の型開限停止指令位置に基づいて今回のショット時の型開限停止指令位置を求めて、ショット毎に型開限停止指令位置を変化させるようにしているので、ショット間毎の動作が安定しており、その誤差がほとんど一定であれば、その誤差をほぼ零にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による型開限停止位置学習制御装置の構成を示すブロック線図である。
【図２】図１の型開限停止位置学習制御装置に使用される学習器の一例を示すブロック図である。
【図３】図１に示した型開限停止位置学習制御装置における、通常動作時の学習制御を説明するための停止位置推移図である。
【図４】図１に示した型開限停止位置学習制御装置における、何らかの原因（外乱）により射出成形機の状態が連続運転中に変化した時の学習制御を説明するための停止位置推移図である。
【図５】図１に示した型開限停止位置学習制御装置と図８に示した従来の型開限停止位置制御装置における型開限停止位置の経年変化を示す図である。
【図６】本発明に係る型開限停止位置学習制御装置が適用される、射出成形機の射出シリンダを含む可塑化装置と型締装置を示す図である。
【図７】本発明に係る型開限停止位置学習制御装置が適用される、型締装置の一例を説明するための図である。
【図８】従来の型開限停止位置制御装置の構成を示すブロック線図である。
【符号の説明】
４０    型開閉駆動系
４１    型開閉位置検出器
４２    減算器
４３    制御要素
５０    学習器
５１    第１の記憶回路
５２    減算器
５３    係数乗算器
５４    加算器
５５    第２の記憶回路
【図１】
0004012294.tif 000002
【図２】
0004012294.tif 000003
【図３】
0004012294.tif 000004
【図４】
0004012294.tif 000005
【図５】
0004012294.tif 000006
【図６】
0004012294.tif 000007
【図７】
0004012294.tif 000008
【図８】
0004012294.tif 000009