JP2004322344A - 射出成形機の圧力制御装置、およびそれを用いた射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】フルスケールに対する分解能（測定精度）が略一定となり、且つコストも高くならない射出成形機の圧力制御装置、およびそれを備えた射出成形機を提供する。
【解決手段】射出成形機の背圧、射出保圧を測定し、該測定された圧力に基づいて射出成形機の背圧および射出保圧制御を行うようにした射出成形機の圧力制御装置であって、背圧および射出保圧をアナログ信号として検出するロードセル９と、ロードセル９の電圧信号を周波数信号に変換するＶ／Ｆ変換器２０と、Ｖ／Ｆ変換器２０の周波数信号を周期信号に変換し、該周期信号に基づいて圧力を測定するための周期カウンタ２１とを備える。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機の圧力制御装置およびそれを備えた射出成形機に関し、特に射出保圧、背圧制御装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は射出成形機の概略を示す概略構成図である。
射出成形機の射出装置まわりの構造は、図３に示すように、ベッド３と、ベッド３に固定されたシリンダ１及び射出モータ２と、スクリュ４や計量モータ５を有する射出可動部６を備え、射出可動部６は、射出モータ２に接続されたボールネジ７が回転することで前進後退するよう構成されている。
【０００３】
次に上記構成の動作について説明する。計量モータ５を回転させることで計量モータ５に接続されたスクリュ４が回転し、ホッパ８内の樹脂材料をシリンダ１内部へ送り込む。材料がシリンダ１内部に溜まるにつれ射出可動部６は後退するが、このときシリンダ１内部の樹脂が均一になるように射出モータ２にトルクをかけてシリンダ１内部が一定の圧力になるような状態で指定位置まで計量する。このときの制御を「背圧制御」という。
【０００４】
計量が完了すると、射出モータ２を回転させ、射出可動部６を前進させ、シリンダ１内部の樹脂を高速に図示しない金型内に射出する。射出が終了すると、金型内の樹脂が冷えるまでの一定の時間、シリンダ１内部が一定の圧力になるように射出モータ２のトルクを制御する。このときの制御を「射出保圧制御」という。
【０００５】
これらの「背圧制御」「射出保圧制御」を行うために、従来は図４に示すような構成で圧力制御を行っていた。すなわち、シリンダ１内部の圧力を射出可動部６に装着されたロードセルセンサ９によって検出し、その電圧信号をアンプ１０で増幅し、それをＡ／Ｄ変換器１１でデジタル信号に変換し、制御演算装置１２に取り込む。制御演算装置１２はその値から指示された圧力になるようにモータ回転指令をモータアンプ１３に出力し、モータアンプ１３の出力により射出モータ１４を稼動する。なお、以上に説明した射出成形機の背圧制御、射出保圧制御は電動機により行っているが、後述する本発明の構成においては、電動機に限定されるものではない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、背圧圧力は射出保圧圧力に対して非常に小さく、射出保圧圧力を１００％とすると、背圧圧力は１０％前後であることが多い。例えば従来の技術にて、Ａ／Ｄ変換器１１に１０ビット（１０２４デジット）のものを使用した場合、背圧圧力でのフルスケールは１／１０の１０２デジットの分解能で制御しなければならず、十分な制御を行うための精度が得られない。一方、従来の技術において、背圧制御に十分な制御を得るために背圧時１０００デジットの分解能要求を行うと、１３ビット〜１４ビット（８１９２〜１６３８４デジット）のＡ／Ｄ変換器が必要となり、コスト高になる問題があった。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点を解決するために成されたものであり、フルスケールに対する分解能（測定精度）が略一定となり、且つコストも高くならない射出成形機の圧力制御装置、およびそれを備えた射出成形機を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するため、本発明は、射出成形機の所定箇所の圧力を測定し、該測定された圧力に基づいて射出成形機の圧力制御を行うようにした射出成形機の圧力制御装置であって、射出成形機の所定箇所の圧力をアナログ信号として検出する圧力センサ（ロードセル９）と、前記圧力センサのアナログ信号を周波数信号に変換するＶ／Ｆ変換器（２０）と、前記Ｖ／Ｆ変換器の周波数信号を周期信号に変換し、該周期信号に基づいて圧力を測定するための周期カウンタ（２１）とを備えてなる。
【０００９】
また、本発明において、前記圧力制御は射出保圧制御と背圧制御であることを特徴とする。
【００１０】
なお、本発明によれば、本発明における射出成形機の圧力制御装置を備えた射出成形機も提供することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は本発明の射出保圧、背圧制御を行う制御装置を示すブロック図、図２は圧力に対する電圧信号、パルス信号の周波数、周期およびその所定周期に対する比率を示すテーブルである。
【００１２】
本発明の実施の形態における射出成形機は例えば図３に示したものが適用される。但し、可動部は電動機に限定されることはなく、例えば油圧等によるものであっても良い。
【００１３】
図１に示した制御装置は、圧力を歪みにより検出するロードセル９と、ロードセル９の出力を増幅するアンプ１０と、アンプ１０の増幅電圧信号を周波数信号に変換するＶ／Ｆ変換器２０と、Ｖ／Ｆ変換器２０の出力であるパルス信号の周期を計測する周期カウンタ２１と、周期カウンタ２１からのデジタル信号を入力し、モータ回転指令を出力する制御演算装置１２Ａと、制御演算装置１２Ａからのモータ回転指令が入力されるモータアンプ１３と、モータアンプ１３の出力により稼動され、背圧および射出保圧を所定値に保つ射出モータ１４とを備えている。
【００１４】
以下、実施の形態の動作について説明する。
図１に示すような構成で、ロードセル９のアンプ１０の電圧信号をＶ／Ｆ変換器２０により、電圧に正比例した周波数信号に変換し、周期カウンタ２１でパルス信号の周期を測定する。即ち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期カウンタ２１で測定しデジタル信号として制御演算装置１２Ａに入力する。
【００１５】
このような構成によれば、圧力値の逆数がデジタル化された信号が制御演算装置に入力される。これは圧力が低い場合は細かいステップでデジタル値化され、圧力が高い場合は粗いステップでデジタル値化されることを意味している。よって低い圧力でも十分な分解能で圧力が測定され、背圧制御、射出保圧制御ともに十分な制御性能が出せるようになる。
【００１６】
図２を用いてより具体的に説明する。図２は実際に制御システムを設計したときの各部の数値の表である。アンプ１０の出力電圧信号Ｖは圧力に比例して出力される。ロードセルで検出される圧力が０％〜１００％に変化したとき、Ｖ＝３ｖ〜８ｖになるように設計してある。Ｖ／Ｆ変換器２０は０ｖ〜１２ｖの入力に比例してｆ＝０Ｈｚ〜５ｋＨｚの周波数のパルス信号を出力するように設計してある。Ｔはｆの逆数でＶ／Ｆ変換器出力パルス信号の周期である。
【００１７】
このとき周期カウンタ２１のクロックを６４ＭＨｚとするとクロック周期Ｔｃ＝０．０１５６２５μＳで、結局、各圧力時に制御演算装置に入力されるカウント値がＴ／Ｔｃとなる。
【００１８】
これらのカウント値において、背圧制御時の０％〜１０％時のカウント値を見てみると５１２０−４３８９で背圧制御時の入力フルスケール分解能は５１２０−４３８９＝７３１デジットとなる。
【００１９】
次に射出保圧時の圧力が高い部分に注目する。９０％〜１００％時のカウント値は２０４８−１９２０である。この分解能が０％〜９０％まで同じと仮定して換算した入力フルスケール分解能は（２０４８−１９２０）×１０＝１２８０デジットとなる。圧力制御に必要な入力分解能は１０００デジット前後あればよいので、この方式で背圧制御、射出制御どちらも高精度に制御可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明によれば、射出保圧および背圧の圧力をロードセル等にて検出し、その信号をＶ／Ｆ変換したパルし信号とし、そのパルス信号の周期を計測するように構成しているため、圧力が低い場合は細かいステップでデジタル値化され、圧力が高い場合は粗いステップでデジタル値化した数値が制御演算装置に入力される。よって、射出保圧制御、および圧力制御のどちらも略一定の高精度な制御が可能となり、且つ安価に制御システムが構成される。
【００２１】
また、本発明の構成によれば、副次的効果として従来の技術に比べてノイズに強くなるという利点がある。ロードセルなどのセンサと制御演算装置は離れた位置に配置しているため、ある程度の長さのケーブルで接続する必要がある。またケーブルの信号線は少なくした方がコスト的に有利である。このため従来の技術ではアンプとＡ／Ｄ変換器の間（図４，Ａ点）のケーブルを長くする構成としていた。しかし、この部分の信号はアナログ電圧信号のためノイズに弱い欠点があった。本発明によれば、Ｖ／Ｆ変換器と周期カウンタの間（図１，Ｂ点）のケーブルを長くする構成としている。この部分はパルス信号のためＨＬ（ハイ、ロー）電圧閾値以下のノイズレベルでは誤動作しない。また、信号の最高周波数以上のパルスは通さないフィルタを介してカウンタへパルス信号を入力することで、高調波ノイズによる誤動作を回避できるという効果も生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の射出成形機の圧力制御装置を示すブロック図である。
【図２】実施の形態の各数値を示す図である。
【図３】射出成形機を示す概略構成図である。
【図４】従来の射出成形機の圧力制御装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ シリンダ、２ 射出モータ、４ スクリュ、５ 計量モータ、６ 射出可動部、９ ロードセル、１０ アンプ、１２Ａ 制御演算装置、１３ モータアンプ、１４ 射出モータ、２０ Ｖ／Ｆ変換器、２１ 周期カウンタ。

Claims (3)

1. 射出成形機の所定箇所の圧力を測定し、該測定された圧力に基づいて射出成形機の圧力制御を行うようにした射出成形機の圧力制御装置であって、
   射出成形機の所定箇所の圧力をアナログ信号として検出する圧力センサと、
   前記圧力センサのアナログ信号を周波数信号に変換するＶ／Ｆ変換器と、
   前記Ｖ／Ｆ変換器の周波数信号を周期信号に変換し、該周期信号に基づいて圧力を測定するための周期カウンタと
   を備えてなる射出成形機の圧力制御装置。
2. 前記圧力制御は射出保圧制御と背圧制御であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の圧力制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の射出成形機の圧力制御装置を備えてなる射出成形機。

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