專(zhuān)利名稱(chēng)：成型機(jī)的控制裝置及成型機(jī)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成型機(jī)的控制裝置，尤其涉及能夠順暢地實(shí)現(xiàn)注塑壓力響應(yīng)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在對(duì)使用伺服電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的成型機(jī)進(jìn)行注塑控制時(shí)，可使用對(duì)注塑速度進(jìn)行控制的速度控制和對(duì)壓力進(jìn)行控制的壓力控制中的任意一種控制。在速度控制中，利用速度傳感器對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行速度檢測(cè)，且基于檢測(cè)值來(lái)對(duì)注塑速度設(shè)定值進(jìn)行反饋控制。而在壓力控制中，通過(guò)對(duì)注塑用螺桿所承受的反作用力進(jìn)行檢測(cè)的測(cè)力計(jì)(loadcell)或是通過(guò)在噴嘴前端設(shè)置樹(shù)脂壓力傳感器來(lái)進(jìn)行壓力檢測(cè)，并基于該檢測(cè)值來(lái)對(duì)設(shè)定注塑壓力進(jìn)行反饋控制(例如參照日本專(zhuān)利特開(kāi)平I 一 263021號(hào)公報(bào))。一般情況下，在實(shí)際注塑壓力比設(shè)定注塑壓力小得多的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行速度控制，而在實(shí)際注塑壓力接近于設(shè)定注塑壓力或比設(shè)定注塑壓力大的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行壓力控制。在進(jìn)行壓力控制中的反饋控制時(shí)，要加上兼顧了后述響應(yīng)性的控制增益來(lái)進(jìn)行壓力補(bǔ)償。
注塑成型中的注塑的響應(yīng)性因成型品形狀、材料、成型條件不同而不同。在填充區(qū)域中的實(shí)際注塑壓力比設(shè)定壓力小得多的區(qū)域內(nèi)，熔融后的材料在被填充到模具中的同時(shí)壓力上升，因此，注塑壓力對(duì)于注塑速度的響應(yīng)較慢。相反，在填充區(qū)域中的實(shí)際注塑壓力接近于設(shè)定壓力或比設(shè)定壓力大的區(qū)域內(nèi)，材料向模具的填充基本結(jié)束或已經(jīng)結(jié)束，因此，注塑壓力對(duì)于注塑速度的響應(yīng)較快。因而，過(guò)去是通過(guò)在速度控制和壓力控制中切換控制增益，來(lái)應(yīng)對(duì)響應(yīng)性的不同。
然而，有時(shí)在從速度控制切換為壓力控制時(shí)，會(huì)出現(xiàn)注塑的響應(yīng)急劇變化的情況。圖5是表示這種例子的曲線(xiàn)圖。在圖5中，V表示實(shí)際速度，VO表示設(shè)定速度，P表示實(shí)際注塑壓力，PO表示設(shè)定注塑壓力，T表示控制增益的切換時(shí)刻。而螺桿位置是將從右向左前進(jìn)的方向表示為正方向。首先進(jìn)行速度控制，并在實(shí)際速度V達(dá)到設(shè)定速度VO時(shí)將速度設(shè)為恒定。接著，在實(shí)際注塑壓力P接近于設(shè)定注塑壓力PO時(shí)(切換時(shí)刻T)切換控制增益，但因伺服電動(dòng)機(jī)及旋轉(zhuǎn)力傳遞機(jī)構(gòu)的慣性而會(huì)導(dǎo)致注塑壓力超標(biāo)(實(shí)際注塑壓力P超過(guò)設(shè)定注塑壓力PO)(圖5中的α )，為了使實(shí)際注塑壓力P下降，要進(jìn)行降低實(shí)際速度的控制(圖5中的β )，因而注塑速度會(huì)急劇失速。一旦注塑速度這樣急劇變化，則在注塑到模具的材料中產(chǎn)生非預(yù)期的壓力，而存在無(wú)法實(shí)現(xiàn)精密的成型的情況。
另外，如果不設(shè)定合適的控制增益，則存在在注塑壓力的響應(yīng)中會(huì)發(fā)生振動(dòng)(在短時(shí)間內(nèi)壓力反復(fù)上升、下降)，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)精密的成型這樣的問(wèn)題。
為了解決上述問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了各種技術(shù)。例如，有一種技術(shù)是基于設(shè)定樹(shù)脂壓力與檢測(cè)到的樹(shù)脂壓力之差，來(lái)求出用于消除壓力差的螺桿移動(dòng)速度的指令值，當(dāng)該指令值處于預(yù)先設(shè)定的限制速度范圍內(nèi)時(shí)，就將指令值作為指令速度，而當(dāng)該指令值處于限制速度范圍之外時(shí)，就將所設(shè)定的限制速度作為指令速度(例如參照日本專(zhuān)利特開(kāi)平5 — 278089號(hào)公報(bào))。另外還有一種技術(shù)是將注塑壓力的壓力設(shè)定值與注塑壓力的壓力檢測(cè)值進(jìn)行比較，并基于該比較值來(lái)產(chǎn)生速度指令，同時(shí)對(duì)增益值進(jìn)行改變控制(例如參照日本專(zhuān)利特開(kāi)2003 — 340899 號(hào)公報(bào))。
上述的注塑成型機(jī)的控制裝置存在以下問(wèn)題。即，在日本專(zhuān)利特開(kāi)平5 - 278089號(hào)公報(bào)所記載的技術(shù)中，存在如下問(wèn)題:為了防止超標(biāo)而必須減小控制增益，當(dāng)實(shí)際注塑壓力比設(shè)定注塑壓力小得多時(shí)，達(dá)到設(shè)定注塑壓力的時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)，而使成型時(shí)間增加。此外，在日本專(zhuān)利特開(kāi)2003 - 340899號(hào)公報(bào)所記載的技術(shù)中，不清楚如何對(duì)增益值進(jìn)行改變控制才能獲得最佳增益。因此，存在在注塑成型時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)最佳的注塑壓力響應(yīng)，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)精密的成型這樣的問(wèn)題。發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種成型機(jī)的控制裝置及成型機(jī)的控制方法，在基于設(shè)定注塑壓力和實(shí)際注塑壓力間的偏差來(lái)進(jìn)行壓力補(bǔ)償時(shí)，能夠用最佳的控制增益來(lái)順暢地實(shí)現(xiàn)注塑壓力響應(yīng)。
為了解決上述問(wèn)題并實(shí)現(xiàn)目的，本發(fā)明的成型機(jī)的控制裝置及成型機(jī)的控制方法如下上述構(gòu)成。
在利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行擠壓部件的前進(jìn)后退并進(jìn)行注塑的成型機(jī)的控制裝置中，包括:壓力檢測(cè)器，該壓力檢測(cè)器對(duì)汽缸內(nèi)的材料的壓力進(jìn)行檢測(cè)；壓力補(bǔ)償器，該壓力補(bǔ)償器在注塑控制時(shí)將預(yù)先設(shè)定的注塑壓力的設(shè)定值與由上述壓力檢測(cè)器檢測(cè)出的注塑壓力的實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，并基于該比較值而對(duì)上述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生注塑速度指令，同時(shí)基于上述注塑壓力的設(shè)定值與上述注塑壓力的實(shí)測(cè)值間的偏差來(lái)改變比例增益。
在利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行擠壓部件的前進(jìn)后退并進(jìn)行注塑的成型機(jī)的控制方法中，包括:檢測(cè)工序，在該檢測(cè)工序中，對(duì)汽缸內(nèi)的材料的壓力進(jìn)行檢測(cè)；比較工序，在該比較工序中，在注塑控制時(shí)將預(yù)先設(shè)定的注塑壓力的設(shè)定值與由上述壓力檢測(cè)器檢出的注塑壓力的實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較；壓力補(bǔ)償工序，在該壓力補(bǔ)償工序中，基于所求出的比較值來(lái)對(duì)上述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生注塑速度指令；改變工序，在該改變工序中，基于上述注塑壓力的設(shè)定值與上述注塑壓力的實(shí)測(cè)值間的偏差來(lái)改變比例增益。
根據(jù)本發(fā)明，在基于設(shè)定注塑壓力(注塑壓力的設(shè)定值)與實(shí)際注塑壓力(注塑壓力的實(shí)測(cè)值)間的偏差來(lái)進(jìn)行壓力補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程中，通過(guò)使用最佳的控制增益，就能順暢地實(shí)現(xiàn)注塑壓力響應(yīng)。
在下面的說(shuō)明書(shū)中將提出本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)，這些其它目的和優(yōu)點(diǎn)部分地將從說(shuō)明書(shū)中變得明白，或可通過(guò)對(duì)本發(fā)明的實(shí)踐來(lái)學(xué)到。借助于在下文中特別指出的手段和組合，可實(shí)現(xiàn)和達(dá)到本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。


包含于此并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)一部分的附圖示出本發(fā)明的實(shí)施例，它與上面給出的總體描述和下面給出的對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)描述一起用來(lái)揭示本發(fā)明的原理。
圖1是表示組裝有本發(fā)明第一實(shí)施方式的注塑成型機(jī)的控制裝置的注塑成型機(jī)的框圖
圖2是詳細(xì)表示上述注塑成型機(jī)的壓力控制裝置中所組裝的壓力補(bǔ)償器的運(yùn)算過(guò)程的框圖。
圖3是表示上述壓力補(bǔ)償器中的作為基準(zhǔn)的材料的比例增益設(shè)定的曲線(xiàn)圖。
圖4是表示上述注塑成型機(jī)的注塑波形的曲線(xiàn)圖。
圖5是表示一般注塑成型機(jī)的注塑波形的曲線(xiàn)圖。
圖6是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的控制方法中所使用的各種材料的實(shí)際速度與壓力梯度間的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
圖7是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的控制方法中的填充壓力、從速度控制切換為壓力控制時(shí)的切換壓力以及比例增益隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖。
圖8是表示當(dāng)填充材料的壓力梯度比基準(zhǔn)材料的壓力梯度大時(shí)的比例增益設(shè)定的曲線(xiàn)圖。
圖9是表示當(dāng)填充材料的壓力梯度比基準(zhǔn)材料的壓力梯度小時(shí)的比例增益設(shè)定的曲線(xiàn)圖。
具體實(shí)施方式
圖1是表示組裝有本發(fā)明第一實(shí)施方式的注塑成型機(jī)的控制裝置100的注塑成型機(jī)10的框圖，圖2是表示注塑成型機(jī)的控制裝置100中所組裝的壓力補(bǔ)償器111的運(yùn)算過(guò)程的框圖，圖3是表示壓力補(bǔ)償器111中的比例增益設(shè)定的曲線(xiàn)圖，圖4是表示注塑成型機(jī)10的注塑波形的曲線(xiàn)圖。
注塑成型機(jī)10具備:汽缸11 ;用于對(duì)汽缸11內(nèi)的材料(例如樹(shù)脂、玻璃、金屬、碳纖維、它們的化合物、或是它們的混合物)進(jìn)行混合、加壓及注塑的螺桿(擠壓部件)12 ;用于使該螺桿12前進(jìn)或后退的滾珠絲杠13 ;用于使該滾珠絲杠13旋轉(zhuǎn)的伺服電動(dòng)機(jī)14 ;將該伺服電動(dòng)機(jī)14的旋轉(zhuǎn)力傳遞給滾珠絲杠13的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15 ;以及通過(guò)利用伺服電動(dòng)機(jī)14對(duì)螺桿12進(jìn)行驅(qū)動(dòng)來(lái)對(duì)注塑壓力及注塑速度進(jìn)行控制的控制裝置100。圖1中的符號(hào)20表示對(duì)滾珠絲杠13所受的壓力進(jìn)行檢測(cè)的壓力檢出器，符號(hào)21表示對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)14的旋轉(zhuǎn)角度(速度)進(jìn)行檢測(cè)的傳感器。另外，伺服電動(dòng)機(jī)14、滾珠絲杠13、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15是驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一部分。
控制裝置100包括:壓力控制部110、開(kāi)關(guān)120、運(yùn)算器130、位置控制器140、速度控制器150、電流控制器160以及放大器170，其中，上述開(kāi)關(guān)120選取壓力指令值和速度指令值中較小的值，上述運(yùn)算器130將所選取的指令值換算成位置信號(hào)，上述位置控制器140基于位置信號(hào)與位置反饋信號(hào)間的偏差來(lái)將其變換成速度信號(hào)并對(duì)螺桿位置進(jìn)行控制，上述速度控制器150基于將位置反饋信號(hào)微分后求得的速度反饋信號(hào)與上述的速度信號(hào)之間的偏差，來(lái)求出伺服電動(dòng)機(jī)14的旋轉(zhuǎn)速度并將其轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，上述電流控制器160基于電流信號(hào)與電流反饋之間的偏差來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，上述放大器170將驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)放大后作為驅(qū)動(dòng)電流加以輸出。另外，從放大器170輸出的驅(qū)動(dòng)電流被輸入至伺服電動(dòng)機(jī)14，以驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)14旋轉(zhuǎn)。
在此，位置反饋信號(hào)是注塑位置的實(shí)測(cè)值。壓力控制部110包括壓力補(bǔ)償器111，該壓力補(bǔ)償器111基于壓力設(shè)定與壓力反饋信號(hào)間的偏差，并加上適當(dāng)?shù)目刂圃鲆鎭?lái)進(jìn)行壓力補(bǔ)償。另外，壓力反饋信號(hào)是由壓力檢出器20檢測(cè)出的實(shí)測(cè)值。
如圖2所示，壓力控制部110基于壓力設(shè)定與壓力反饋信號(hào)間的偏差，S卩，將注塑壓力的設(shè)定值與由壓力檢出器檢測(cè)出的注塑壓力的實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較并基于該偏差(比較值)，來(lái)產(chǎn)生壓力指令值。接著，經(jīng)由開(kāi)關(guān)120、運(yùn)算器130等而對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)14產(chǎn)生注塑位置指令。另外，如后所述，基于注塑壓力的設(shè)定值與注塑壓力的實(shí)測(cè)值間的偏差，來(lái)改變比例增益KP。
通過(guò)將壓力設(shè)定與壓力反饋信號(hào)間的偏差δ I和積分增益KI進(jìn)行運(yùn)算并對(duì)其進(jìn)行積分，同時(shí)將壓力反饋信號(hào)和微分增益KD進(jìn)行運(yùn)算并對(duì)其進(jìn)行微分，計(jì)算出上述積分后的值與微分后的值間的偏差S 2，然后再計(jì)算出偏差δ I與偏差δ 2間的偏差δ 3，并將該偏差δ 3與比例增益KP進(jìn)行運(yùn)算，由此算出壓力指令值。
如圖3所示，比例增益KP設(shè)定成基于偏差δ I而改變。在偏差δ I為O時(shí)，可設(shè)定出最小增益Km。隨著與該最小增益Km的偏差的絕對(duì)值增大，比例增益KP也增大。即，設(shè)定成若偏差δ I的絕對(duì)值大，則比例增益KP也成比例地增大。
偏差δ 3的值是基本上取決于偏差δ I大小的值，且比例增益KP也會(huì)受到偏差S I大小的影響，因此，偏差S 3加上比例增益KP后得到的壓力指令信號(hào)也會(huì)很大程度受到偏差S I大小的影響。換言之，在實(shí)際注塑壓力比設(shè)定注塑壓力小得多的區(qū)域內(nèi)，會(huì)輸出很大的壓力信號(hào)。而在實(shí)際注塑壓力接近于設(shè)定注塑壓力的區(qū)域內(nèi)，則會(huì)輸出較小的壓力信號(hào)。另外，在實(shí)際注塑壓力與設(shè)定注塑壓力相同的情況下，最小增益Km便為比例增益ΚΡ。
在如上所述構(gòu)成的注塑成型機(jī)的控制裝置100中，按如下方式進(jìn)行對(duì)注塑成型機(jī)10的控制。即，在由壓力控制部110計(jì)算出的壓力指令值比速度指令值大時(shí)，利用速度指令值及位置反饋信號(hào)來(lái)進(jìn)行伺服電動(dòng)機(jī)14的驅(qū)動(dòng)。在由壓力控制部110計(jì)算出的壓力指令值為速度指令值以下時(shí)，利用壓力指令值及位置反饋信號(hào)來(lái)進(jìn)行伺服電動(dòng)機(jī)14的驅(qū)動(dòng)。伺服電動(dòng)機(jī)14經(jīng)由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)15而使?jié)L珠絲杠13旋轉(zhuǎn)。利用滾珠絲杠13來(lái)使螺桿12旋轉(zhuǎn)，以將汽缸11內(nèi)的材料注塑至模具內(nèi)。
壓力檢出器13將壓力反饋信號(hào)(實(shí)際注塑壓力)輸出，傳感器21則將伺服電動(dòng)機(jī)14的旋轉(zhuǎn)角度(速度)作為位置反饋信號(hào)輸出。
壓力設(shè)定則抓住與壓力反饋信號(hào)間的偏差δ I。該偏差δ I被輸入至壓力補(bǔ)償器111，并且將基于偏差SI而被加上了控制增益等后的信號(hào)作為壓力指令信號(hào)輸出。然后，該信號(hào)經(jīng)由開(kāi)關(guān)120、運(yùn)算器130等而被輸入至位置控制器140，并最終轉(zhuǎn)換成向伺服電動(dòng)機(jī)140的驅(qū)動(dòng)電流(注塑速度指令)。
速度指令經(jīng)由開(kāi)關(guān)120、運(yùn)算器130等而被輸入至位置控制器140，并最終轉(zhuǎn)換成向伺服電動(dòng)機(jī)140的驅(qū)動(dòng)電流(注塑速度指令)。
下面，使用圖4，對(duì)從注塑開(kāi)始到注塑完成的實(shí)際速度V、設(shè)定速度V0、實(shí)際注塑壓力P與設(shè)定注塑壓力PO間的關(guān)系進(jìn)行說(shuō)明。另外，符號(hào)T表示控制增益的切換時(shí)刻。此外，在圖4中，螺桿位置將從右向左前進(jìn)的方向表示為正方向。
如圖4所示，注塑剛開(kāi)始時(shí)，暫時(shí)根據(jù)速度指令來(lái)進(jìn)行反饋控制。在實(shí)際速度V達(dá)到設(shè)定速度VO時(shí)，實(shí)際速度V變?yōu)楹愣?。接著，一旦?shí)際注塑壓力P接近于設(shè)定注塑壓力PO，則對(duì)開(kāi)關(guān)120 (切換時(shí)刻T)進(jìn)行切換，并進(jìn)行使用壓力的反饋控制。
根據(jù)壓力設(shè)定和壓力反饋信號(hào)來(lái)計(jì)算出偏差δ 1，并將其輸入至壓力補(bǔ)償器111。在壓力補(bǔ)償器111中，進(jìn)行前述的運(yùn)算。此時(shí)，在實(shí)際注塑壓力P比設(shè)定注塑壓力PO小得多的區(qū)域內(nèi)，輸出較大的壓力信號(hào)。因此，伺服電動(dòng)機(jī)14的旋轉(zhuǎn)速度保持高速，而實(shí)際注塑壓力P的上升速度也加快。另一方面，一旦實(shí)際注塑壓力P接近于設(shè)定注塑壓力PO，則會(huì)輸出較小的壓力信號(hào)。因此，隨著實(shí)際注塑壓力P接近于設(shè)定注塑壓力PO，伺服電動(dòng)機(jī)14的旋轉(zhuǎn)速度變慢，實(shí)際注塑壓力P的上升速度也放緩。然后，當(dāng)實(shí)際注塑壓力P達(dá)到設(shè)定注塑壓力PO時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)14的旋轉(zhuǎn)速度變得極其緩慢，在經(jīng)過(guò)壓力保持后完成注塑，從而可制造出成型品。
這樣，在從速度控制切換到壓力控制的前后的區(qū)域(圖4中的雙點(diǎn)劃線(xiàn)W)中，在基于設(shè)定注塑壓力與實(shí)際注塑壓力間的偏差SI來(lái)進(jìn)行壓力補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程中，通過(guò)使比例增益KP依賴(lài)于偏差δ ，因而能使用最佳的控制增益，從而能夠順暢地實(shí)現(xiàn)注塑壓力響應(yīng)。因此，在注塑成型時(shí)能得到最佳的注塑壓力，并能實(shí)現(xiàn)精密的成型。
另外，由于設(shè)定了比例增益KP的最小增益Km，因此，能夠受到I控制的影響，并能夠在設(shè)定注塑壓力附近抑制控制增益的變動(dòng)，從而能防止響應(yīng)時(shí)的振動(dòng)(在短時(shí)間內(nèi)壓力反復(fù)上升、下降)
另外，在壓力補(bǔ)償器111中，只要包括存儲(chǔ)最新的比例增益的存儲(chǔ)部、將每次求出偏差SI時(shí)計(jì)算出的比例增益與存儲(chǔ)部中存儲(chǔ)的比例增益比較并將較小的比例增益設(shè)定為新的比例增益的比較部以及將新的比例增益輸入到存儲(chǔ)部的輸入部并實(shí)現(xiàn)各自的功能，就能夠始終使比例增益KP為最小值。因此，能夠在設(shè)定注塑壓力附近減少控制增益，并能防止響應(yīng)時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)。
不過(guò)，將每次求出偏差δ I時(shí)計(jì)算出的比例增益與存儲(chǔ)部中存儲(chǔ)的比例增益比較并將較小的比例增益設(shè)定為新的比例增益的比較部以及將新的比例增益輸入到存儲(chǔ)部的輸入部只是將每次求出偏差SI時(shí)計(jì)算 出的比例增益與存儲(chǔ)部中存儲(chǔ)的比例增益比較并將較小的比例增益設(shè)定為新的比例增益的方法中的一例。
另外，在壓力補(bǔ)償器111中，只要包括將最新的比例增益進(jìn)行存儲(chǔ)的存儲(chǔ)部、一旦注塑壓力的設(shè)定值發(fā)生改變就在改變后將最初求出的比例增益設(shè)定為新的比例增益的更新部以及將新的比例增益輸入到存儲(chǔ)部的輸入部，并實(shí)現(xiàn)各自的功能，則當(dāng)在連續(xù)注塑成型的過(guò)程中設(shè)定注塑壓力發(fā)生變化時(shí)，能夠基于新的設(shè)定注塑壓力來(lái)對(duì)比例增益KP進(jìn)行再次運(yùn)算，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖⑺艹尚?。另外，一旦注塑壓力的設(shè)定值發(fā)生改變就在改變后將最初求出的比例增益作為新的比例增益的更新部以及將新的比例增益輸入到存儲(chǔ)部的輸入部只不過(guò)是一旦注塑壓力的設(shè)定值發(fā)生改變就在改變后將最初求出的比例增益設(shè)定為新的比例增益的方法的一例。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的成型機(jī)的控制裝置100，在基于設(shè)定注塑壓力與實(shí)際注塑壓力間的偏差來(lái)進(jìn)行壓力補(bǔ)償時(shí)，通過(guò)使用最佳的控制增益，來(lái)順暢地實(shí)現(xiàn)注塑壓力響應(yīng)。
圖6是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的注塑成型機(jī)10的控制方法中所使用的各種材料的實(shí)際速度V和壓力梯度ΛΡ間的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
從圖6可以確認(rèn)，即使在實(shí)際速度V相同的情況下，材料的不同也會(huì)導(dǎo)致壓力梯度ΛΡ發(fā)生變化。也就是說(shuō)，在各種材料中，即使在進(jìn)行相同的壓力控制的情況下，如果壓力梯度比基準(zhǔn)材料的壓力梯度大的材料，則壓力特性(壓力變動(dòng))會(huì)比基準(zhǔn)材料的壓力特性更大，相反，如果是壓力梯度比基準(zhǔn)材料的壓力梯度小的材料，則壓力特性(壓力變動(dòng))會(huì)比基準(zhǔn)材料的壓力特性更小。另外，壓力梯度Λ P是材料的物理特性(特性)之一。
另外，從圖6可以確認(rèn)，即使是相同材料，實(shí)際速度V的不同也會(huì)導(dǎo)致壓力梯度ΛΡ發(fā)生變化。也就是說(shuō)，即使在使用同一種材料進(jìn)行相同的壓力控制的情況下，當(dāng)注塑的填充速度的大小比作為基準(zhǔn)的填充速度大時(shí)，壓力特性(壓力變動(dòng))比基準(zhǔn)的填充速度時(shí)的壓力特性更大，相反，當(dāng)注塑的填充速度的大小比作為基準(zhǔn)的填充速度小時(shí)，壓力特性(壓力變動(dòng))比基準(zhǔn)的填充速度時(shí)的壓力特性更小。
圖7是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的控制方法中的比例增益KP隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)圖，圖8是表示當(dāng)填充材料的壓力梯度Λ P比基準(zhǔn)材料的壓力梯度大時(shí)的比例增益KP的設(shè)定的曲線(xiàn)圖，圖9是表示當(dāng)填充材料的壓力梯度ΛΡ比基準(zhǔn)材料的壓力梯度小時(shí)的比例增益KP的設(shè)定的曲線(xiàn)圖。
圖7中，符號(hào)P表示填充壓力隨時(shí)間的變化，符號(hào)Pc表示V-P切換壓力隨時(shí)間的變化，符號(hào)Perr表示壓力偏差隨時(shí)間的變化，符號(hào)G表示用于壓力控制的壓力控制比例增益KP隨時(shí)間的變化，符號(hào)Ul表示填充動(dòng)作過(guò)程中填充壓力最初等于填充壓力設(shè)定PI的點(diǎn)，符號(hào)U2表示填充動(dòng)作過(guò)程中壓力偏差Perr最初為O的點(diǎn)，符號(hào)U3表示壓力偏差Perr為O時(shí)的壓力偏差比例增益Km。
成型機(jī)整體的壓力特性則取決于壓力控制部的壓力特性和控制對(duì)象的壓力特性(材料的壓力特性(物理特性、特性)、由模具的形狀導(dǎo)致的壓力特性等)的積。即使壓力控制部的壓力特性相同，如果控制對(duì)象的壓力大，則成型機(jī)整體的壓力特性變大，如果控制對(duì)象的壓力小，則成型機(jī)整體的壓力特性變小。
根據(jù)本實(shí)施方式的控制方法，即使控制對(duì)象的壓力特性發(fā)生變化，也能計(jì)算出比例增益，而使成型機(jī)整體的壓力特性恒定。即，在壓力梯度ΛΡ比基準(zhǔn)材料的壓力梯度大(壓力特性大)的情況下，比例增益KP比基準(zhǔn)材料的比例增益小。同樣地，在壓力梯度ΛΡ比基準(zhǔn)材料的壓力梯度小的情況下，比例增益KP比基準(zhǔn)材料的比例增益大。
另外，如圖6所示，材料中比例增益的變化率能夠根據(jù)基準(zhǔn)材料與其它材料間的壓力梯度ΛΡ的不同來(lái)求得，即可根據(jù)基準(zhǔn)材料與其它材料在壓力梯度ΛΡ上的比例來(lái)求得。也就是說(shuō)，不同材料的比例增益是通過(guò)在圖3所示的基準(zhǔn)材料的比例增益中乘以基準(zhǔn)材料與其它材料在壓力梯度ΛΡ上的比來(lái)求得。
另外，本實(shí)施方式的注塑成型機(jī)10在控制裝置100內(nèi)的存儲(chǔ)部中存儲(chǔ)有可獲知圖6所示的各種材料的注塑速度與壓力梯度ΛΡ間的關(guān)系的對(duì)應(yīng)表，并求出了各種材料在相同注塑速度下的壓力梯度ΛΡ。因此，如果知道了基準(zhǔn)材料，就能算出各種材料與基準(zhǔn)材料之間的壓力梯度比。另外，作為基準(zhǔn)的材料預(yù)先由制造商來(lái)決定，并預(yù)先存儲(chǔ)在控制裝置100的存儲(chǔ)部，或是由用戶(hù)來(lái)決定作為基準(zhǔn)的材料，且由用戶(hù)通過(guò)未圖示的輸入裝置存儲(chǔ)到控制裝置100內(nèi)的存儲(chǔ)部。因此，如果是壓力梯度Λ P比基準(zhǔn)材料的壓力梯度大的材料，則如圖8所示，比例增益KP (圖8中SI)比基準(zhǔn)材料的比例增益(圖8中S)小。如果是壓力梯度Λ P比基準(zhǔn)材料的壓力梯度小的材料，則如圖9所示，比例增益KP (圖9中S2)比基準(zhǔn)材料的比例增益(圖9中S)大。因此，由于能計(jì)算出比例增益KP來(lái)使成型機(jī)整體的壓力特性穩(wěn)定，因此，即使材料或模具等控制對(duì)象的壓力特性發(fā)生變化，也能設(shè)定出最佳的壓力控制部的比例增益KP。
如上所述，在計(jì)算比例增益時(shí)，能夠根據(jù)材料的物理特性(壓力特性、特性)來(lái)改變比例增益KP，因此，能夠針對(duì)各種材料使用最佳的控制增益。
另外，通過(guò)使比例增益KP隨著材料的種類(lèi)而變化，就能夠?qū)μ畛洳牧显O(shè)定最佳的比例增益KP。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的注塑成型機(jī)的控制方法，通過(guò)根據(jù)材料的種類(lèi)來(lái)計(jì)算出比例增益，就能夠?qū)μ畛洳牧显O(shè)定最佳的比例增益KP。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在基于設(shè)定注塑壓力(注塑壓力的設(shè)定值)與實(shí)際注塑壓力(注塑壓力的實(shí)測(cè)值)間的偏差來(lái)進(jìn)行壓力補(bǔ)償時(shí)，通過(guò)使用最佳的控制增益，就能夠順暢地實(shí)現(xiàn)注塑壓力響應(yīng)。
另外，在本發(fā)明第一實(shí)施方式及第二實(shí)施方式中，注塑裝置使用一個(gè)汽缸和位于該汽缸內(nèi)的螺桿來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)可塑性化效果和注塑效果，即，可使用一種結(jié)構(gòu)來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)可塑性化效果和注塑效果，但本發(fā)明不限于這種結(jié)構(gòu)。例如，也可以用在進(jìn)行可塑性化的裝置和進(jìn)行注塑的裝置為不同結(jié)構(gòu)，即可塑性化部和注塑部具有各自的結(jié)構(gòu)的、所謂預(yù)備可塑性化式注塑裝置或鑄造成型機(jī)的注塑裝置或是利用柱塞來(lái)進(jìn)行注塑動(dòng)作的柱塞式擠壓成型機(jī)的擠壓機(jī)抑或是將螺桿式和柱塞式兩者結(jié)合的擠壓成型機(jī)的擠壓機(jī)。
在預(yù)備可塑性化式注塑裝置中，利用進(jìn)行可塑性化的可塑性化部來(lái)使材料熔融，利用將可塑性化部與注塑部連接的連接部來(lái)使材料朝注塑部側(cè)移動(dòng)，并在注塑部側(cè)進(jìn)行對(duì)材料進(jìn)行注塑的注塑動(dòng)作。此處，作為注塑部的結(jié)構(gòu)，例如設(shè)置有一個(gè)汽缸、插入該汽缸內(nèi)的柱塞(擠壓部件)以及使該柱塞前進(jìn)后退的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等。
另外，在鑄造成型機(jī)的注塑裝置中，例如包括注塑部、注塑柱塞(擠壓部件)以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等，其中，上述注塑部具有接受經(jīng)熱水裝置熔融后的材料的注塑套筒(汽缸)，上述注塑柱塞被插入注塑套筒內(nèi)，上述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使該注塑柱塞前進(jìn)后退，并且通過(guò)使用注塑柱塞將供給到注塑套筒內(nèi)的材料擠出，由此來(lái)進(jìn)行注塑動(dòng)作。
另外，在柱塞式擠壓成型機(jī)的擠壓機(jī)中，例如設(shè)置有一個(gè)汽缸、插入至該汽缸內(nèi)的柱塞(擠壓部件)、使該柱塞前進(jìn)后退的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及設(shè)于該汽缸的材料投入口等。材料被從材料投入口投入汽缸內(nèi)，并通過(guò)使柱塞前進(jìn)來(lái)對(duì)材料進(jìn)行注塑。
另外，在將螺桿式和柱塞式兩者結(jié)合的擠壓成型機(jī)的擠壓機(jī)中，與預(yù)備可塑性化式注塑裝置同樣，進(jìn)行可塑性化的螺桿式裝置和進(jìn)行注塑的柱塞式裝置為不同結(jié)構(gòu)，即可塑性化部和注塑部具有各自的結(jié)構(gòu)，作為進(jìn)行注塑的柱塞式一側(cè)的裝置的結(jié)構(gòu)，例如設(shè)置有一個(gè)汽缸、插入至該汽缸內(nèi)的柱塞(擠壓部件)以及使該柱塞前進(jìn)后退的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等。
在通過(guò)將該柱塞或注塑柱塞擠出來(lái)進(jìn)行注塑動(dòng)作的過(guò)程中，也可以實(shí)施本發(fā)明。即，在通過(guò)將柱塞或注塑柱塞擠出來(lái)進(jìn)行注塑的控制裝置中，包括:壓力檢出器，該壓力檢出器對(duì)汽缸內(nèi)的材料的壓力進(jìn)行檢出；壓力補(bǔ)償器，該壓力補(bǔ)償器在注塑控制時(shí)將預(yù)先設(shè)定的注塑壓力的設(shè)定值與由所述壓力檢出器檢測(cè)到的注塑壓力的實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，并基于該比較值來(lái)產(chǎn)生向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的注塑速度指令，同時(shí)基于注塑壓力的設(shè)定值與注塑壓力的實(shí)測(cè)值之間的偏差來(lái)改變?cè)鲆?。另外，在第二?shí)施方式中，還可使壓力補(bǔ)償器的比例增益根據(jù)材料的特性的不同而改變(變化)。由此，即使是預(yù)備可塑性化式注塑裝置、鑄造成型機(jī)的注塑裝置、利用柱塞來(lái)進(jìn)行注塑動(dòng)作的柱塞式擠壓成型機(jī)的擠壓機(jī)、將螺桿式和柱塞式兩者結(jié)合的擠壓成型機(jī)的擠壓機(jī)，也與本發(fā)明第一實(shí)施方式及第二實(shí)施方式同樣，能順暢地實(shí)現(xiàn)注塑壓力響應(yīng)，能在注塑成型的過(guò)程中進(jìn)行最佳的注塑壓力響應(yīng)，并能實(shí)現(xiàn)精密的成型。此外，還能防止響應(yīng)時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)。
另外，對(duì)于壓力補(bǔ)償器111的功能，在適用于預(yù)備可塑性化式注塑裝置、鑄造成型機(jī)的注塑裝置、利用柱塞來(lái)進(jìn)行注塑動(dòng)作的柱塞式擠壓成型機(jī)的擠壓機(jī)、將螺桿式和柱塞式兩者結(jié)合的擠壓成型機(jī)的擠壓機(jī)時(shí)，能夠毫無(wú)障礙地與本發(fā)明第一實(shí)施方式及第二實(shí)施方式同樣地實(shí)現(xiàn)。即，通過(guò)將上述的壓力補(bǔ)償器111的功能運(yùn)用于預(yù)備可塑性化式注塑裝置、鑄造成型機(jī)的注塑裝置、利用柱塞來(lái)進(jìn)行注塑動(dòng)作的柱塞式擠壓成型機(jī)的擠壓機(jī)、將螺桿式和柱塞式兩者結(jié)合的擠壓成型機(jī)的擠壓機(jī)中，即使在預(yù)備可塑性化式注塑裝置、鑄造成型機(jī)的注塑裝置、利用柱塞來(lái)進(jìn)行注塑動(dòng)作的柱塞式擠壓成型機(jī)的擠壓機(jī)、將螺桿式和柱塞式兩者結(jié)合的擠壓成型機(jī)的擠壓機(jī)中，也能獲得與將上述壓力補(bǔ)償器111的功能應(yīng)用于本發(fā)明第一及第二實(shí)施方式時(shí)得到的效果同樣的效果。
熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員易于想到其它的優(yōu)點(diǎn)和修改。因此，在其更寬泛的方面上來(lái)說(shuō)，本發(fā)明并不局限于這里所示和所描述的具體細(xì)節(jié)和代表性實(shí)施例。因此，可以作出各種修改而不脫離如所附權(quán)利要求書(shū)及其等價(jià)物所限定的本總體發(fā)明概念的精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一種成型機(jī)的控制裝置，該成型機(jī)利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行擠壓部件的前進(jìn)后退，并進(jìn)行注塑，其特征在于，所述成型機(jī)的控制裝置包括: 壓力檢測(cè)器，該壓力檢測(cè)器將汽缸內(nèi)的材料的壓力進(jìn)行檢測(cè)；以及 壓力補(bǔ)償器，該壓力補(bǔ)償器在注塑控制時(shí)將預(yù)先設(shè)定的注塑壓力的設(shè)定值與由所述壓力檢測(cè)器檢測(cè)出的注塑壓力的實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，并基于該比較值而向所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生注塑速度指令，同時(shí)基于所述注塑壓力的設(shè)定值與所述注塑壓力的實(shí)測(cè)值間的偏差，來(lái)改變比例增益。
2.如權(quán)利要求1所述的成型機(jī)的控制裝置，其特征在于， 所述壓力補(bǔ)償器根據(jù)所述材料的特性的不同而改變所述比例增益。
3.一種成型機(jī)的控制方法，該成型機(jī)利用驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行擠壓部件的前進(jìn)后退，并進(jìn)行注塑，其特征在于，所述成型機(jī)的控制方法包括: 檢測(cè)工序,在該檢測(cè)工序中，對(duì)汽缸內(nèi)的材料的壓力進(jìn)行檢測(cè)； 比較工序，在該比較工序中，在注塑控制時(shí)，將預(yù)先設(shè)定的注塑壓力的設(shè)定值與注塑壓力的實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較； 壓力補(bǔ)償工序，在該壓力補(bǔ)償工序中，基于所求出的比較值來(lái)對(duì)所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生注塑速度指令； 改變工序，在該改變工序中，基于所述注塑壓力的設(shè)定值與所述注塑壓力的實(shí)測(cè)值間的偏差，來(lái)改變比例增益。
4.如權(quán)利要求3所述的成型機(jī)的控制方法，其特征在于， 在所述改變工序中，根據(jù)所述材料的特性的不同來(lái)改變所述比例增益。
全文摘要
一種成型機(jī)的控制裝置及成型機(jī)的控制方法，該成型機(jī)的控制裝置包括壓力檢測(cè)器(20)，該壓力檢測(cè)器(20)對(duì)汽缸(11)內(nèi)的材料的壓力進(jìn)行檢測(cè)；以及壓力補(bǔ)償器(111)，該壓力補(bǔ)償器(111)在注塑控制時(shí)將預(yù)先設(shè)定的注塑壓力的設(shè)定值與由壓力檢測(cè)器(20)檢測(cè)出的注塑壓力的實(shí)測(cè)值進(jìn)行比較，基于該比較值來(lái)對(duì)伺服電動(dòng)機(jī)(14)產(chǎn)生注塑速度指令，同時(shí)基于注塑壓力的設(shè)定值與注塑壓力的實(shí)測(cè)值間的偏差(δ1)來(lái)改變比例增益(KP)。
文檔編號(hào)B29C45/77GK103158239SQ20121052998
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者松林治幸, 德山晴道, 飯?zhí)飫偸?申請(qǐng)人:東芝機(jī)械株式會(huì)社