特開 2024-56488 制御装置、射出成形機および制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024056488

(43)【公開日】2024-04-23

(54)【発明の名称】制御装置、射出成形機および制御方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/76 20060101AFI20240416BHJP

   B29C 45/03 20060101ALI20240416BHJP

【ＦＩ】

B29C45/76

B29C45/03

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022163387

(22)【出願日】2022-10-11

(71)【出願人】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】澁谷 峻

(72)【発明者】

【氏名】広富 雄太

(72)【発明者】

【氏名】堀田 大吾

(72)【発明者】

【氏名】松井 佑樹

【テーマコード（参考）】

4F206

【Ｆターム（参考）】

4F206AM23

4F206AP07

4F206AP08

4F206AP15

4F206AR08

4F206AR09

4F206AR16

4F206JA07

4F206JD01

4F206JL02

4F206JL09

4F206JQ11

4F206JT31

(57)【要約】

【課題】制御対象に加わる外乱の影響を簡単に抑制する、技術を提供する。
【解決手段】制御装置は、第１物理量の指令値と実績値の差に応じて前記第１物理量とは異なる第２物理量の指令値を作成し、前記第２物理量の指令値と実績値の差に応じて前記制御対象の駆動部を制御する制御部を有する。前記制御部は、前記第１物理量の実績値と、前記第２物理量の実績値または指令値とを用いて前記制御対象に加わる外乱を推定し、推定した前記外乱を打ち消すように前記第２物理量の指令値を補正する外乱補正部を有する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１物理量の指令値と実績値の差に応じて前記第１物理量とは異なる第２物理量の指令値を作成し、前記第２物理量の指令値と実績値の差に応じて制御対象を制御する制御部を有する、制御装置であって、
前記制御部は、前記第１物理量の実績値と、前記第２物理量の実績値または指令値とを用いて前記制御対象に加わる外乱を推定し、推定した前記外乱を打ち消すように前記第２物理量の指令値を補正する外乱補正部を有する、制御装置。

【請求項2】

前記第２物理量は電流である、請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記外乱補正部は、前記制御対象に加わる前記外乱を推定する際に、成形材料の特性を考慮することなく、前記制御対象の機械特性を基に前記外乱を推定する、請求項１または２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記外乱補正部は、前記第２物理量の実績値または指令値を１次ローパスフィルタで処理した値を用いて前記外乱を推定する、請求項１または２に記載の制御装置。

【請求項5】

請求項１または２に記載の制御装置と、前記制御対象と、を備える、射出成形機。

【請求項6】

第１物理量の指令値と実績値の差に応じて前記第１物理量とは異なる第２物理量の指令値を作成し、前記第２物理量の指令値と実績値の差に応じて制御対象を制御する制御工程を有する、制御方法であって、
前記制御工程は、前記第１物理量の実績値と、前記第２物理量の実績値または指令値とを用いて前記制御対象に加わる外乱を推定し、推定した前記外乱を打ち消すように前記第２物理量の指令値を補正する工程を有する、制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御装置、射出成形機および制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載のモータ制御装置は、モータトルク値とモータ回転速度検出値とを入力信号にして、位置制御器と速度制御器で用いられる制御ゲインを自動調整するオートチューニング部を有する。特許文献１に記載のモータ制御装置は、産業用機械（半導体製造装置、工作機械、射出成形機）に用いられ、オンラインで稼働中に機械系パラメータを同定し制御性能を向上するのに用いられる。

【0003】

特許文献２に記載の状態監視装置は、状態推定モデルを有し、伝達関数によってモデル化することが困難である機器システムの状態を推定する。機器システムの状態として、射出成形機の製造物の品質（例えばバリの有無）と、金型の劣化度が例示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４３４０２９９号公報

【特許文献2】国際公開第２０１８／２２０７５１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

外乱の影響を抑制するにあたって、外乱の影響を抑制するためのパラメータ数が多く、制御演算が複雑であった。特に、射出成形機では、成形材料の特性が時間変化するため、成形材料の特性を抑制することが困難であった。

【0006】

本発明の一態様は、制御対象に加わる外乱の影響を簡単に抑制する、技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る制御装置は、第１物理量の指令値と実績値の差に応じて前記第１物理量とは異なる第２物理量の指令値を作成し、前記第２物理量の指令値と実績値の差に応じて前記制御対象の駆動部を制御する制御部を有する。前記制御部は、前記第１物理量の実績値と、前記第２物理量の実績値または指令値とを用いて前記制御対象に加わる外乱を推定し、推定した前記外乱を打ち消すように前記第２物理量の指令値を補正する外乱補正部を有する。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一態様によれば、制御対象に加わる外乱の影響を簡単に抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、一実施形態に係る射出成形機の型開完了時の状態を示す図である。

【図2】図２は、一実施形態に係る射出成形機の型締時の状態を示す図である。

【図3】図３は、制御装置の構成要素の一例を機能ブロックで示す図である。

【図4】図４は、成形サイクルの工程の一例を示す図である。

【図5】図５は、実施例に係る射出制御部を示す図である。

【図6】図６は、参考例に係る射出制御部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。

【0011】

（射出成形機）
図１は、一実施形態に係る射出成形機の型開完了時の状態を示す図である。図２は、一実施形態に係る射出成形機の型締時の状態を示す図である。本明細書において、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は互いに垂直な方向である。Ｘ軸方向およびＹ軸方向は水平方向を表し、Ｚ軸方向は鉛直方向を表す。型締装置１００が横型である場合、Ｘ軸方向は型開閉方向であり、Ｙ軸方向は射出成形機１０の幅方向である。Ｙ軸方向負側を操作側と呼び、Ｙ軸方向正側を反操作側と呼ぶ。

【0012】

図１～図２に示すように、射出成形機１０は、金型装置８００を開閉する型締装置１００と、金型装置８００で成形された成形品を突き出すエジェクタ装置２００と、金型装置８００に成形材料を射出する射出装置３００と、金型装置８００に対し射出装置３００を進退させる移動装置４００と、射出成形機１０の各構成要素を制御する制御装置７００と、射出成形機１０の各構成要素を支持するフレーム９００とを有する。フレーム９００は、型締装置１００を支持する型締装置フレーム９１０と、射出装置３００を支持する射出装置フレーム９２０とを含む。型締装置フレーム９１０および射出装置フレーム９２０は、それぞれ、レベリングアジャスタ９３０を介して床２に設置される。射出装置フレーム９２０の内部空間に、制御装置７００が配置される。以下、射出成形機１０の各構成要素について説明する。

【0013】

（型締装置）
型締装置１００の説明では、型閉時の可動プラテン１２０の移動方向（例えばＸ軸正方向）を前方とし、型開時の可動プラテン１２０の移動方向（例えばＸ軸負方向）を後方として説明する。

【0014】

型締装置１００は、金型装置８００の型閉、昇圧、型締、脱圧および型開を行う。金型装置８００は、固定金型８１０と可動金型８２０とを含む。

【0015】

型締装置１００は例えば横型であって、型開閉方向が水平方向である。型締装置１００は、固定金型８１０が取付けられる固定プラテン１１０と、可動金型８２０が取付けられる可動プラテン１２０と、固定プラテン１１０に対し可動プラテン１２０を型開閉方向に移動させる移動機構１０２と、を有する。

【0016】

固定プラテン１１０は、型締装置フレーム９１０に対し固定される。固定プラテン１１０における可動プラテン１２０との対向面に固定金型８１０が取付けられる。

【0017】

可動プラテン１２０は、型締装置フレーム９１０に対し型開閉方向に移動自在に配置される。型締装置フレーム９１０上には、可動プラテン１２０を案内するガイド１０１が敷設される。可動プラテン１２０における固定プラテン１１０との対向面に可動金型８２０が取付けられる。

【0018】

移動機構１０２は、固定プラテン１１０に対し可動プラテン１２０を進退させることにより、金型装置８００の型閉、昇圧、型締、脱圧、および型開を行う。移動機構１０２は、固定プラテン１１０と間隔をおいて配置されるトグルサポート１３０と、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０を連結するタイバー１４０と、トグルサポート１３０に対して可動プラテン１２０を型開閉方向に移動させるトグル機構１５０と、トグル機構１５０を作動させる型締モータ１６０と、型締モータ１６０の回転運動を直線運動に変換する運動変換機構１７０と、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０の間隔を調整する型厚調整機構１８０と、を有する。

【0019】

トグルサポート１３０は、固定プラテン１１０と間隔をおいて配設され、型締装置フレーム９１０上に型開閉方向に移動自在に載置される。尚、トグルサポート１３０は、型締装置フレーム９１０上に敷設されるガイドに沿って移動自在に配置されてもよい。トグルサポート１３０のガイドは、可動プラテン１２０のガイド１０１と共通のものでもよい。

【0020】

尚、本実施形態では、固定プラテン１１０が型締装置フレーム９１０に対し固定され、トグルサポート１３０が型締装置フレーム９１０に対し型開閉方向に移動自在に配置されるが、トグルサポート１３０が型締装置フレーム９１０に対し固定され、固定プラテン１１０が型締装置フレーム９１０に対し型開閉方向に移動自在に配置されてもよい。

【0021】

タイバー１４０は、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０とを型開閉方向に間隔Ｌをおいて連結する。タイバー１４０は、複数本（例えば４本）用いられてよい。複数本のタイバー１４０は、型開閉方向に平行に配置され、型締力に応じて伸びる。少なくとも１本のタイバー１４０には、タイバー１４０の歪を検出するタイバー歪検出器１４１が設けられてよい。タイバー歪検出器１４１は、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。タイバー歪検出器１４１の検出結果は、型締力の検出などに用いられる。

【0022】

尚、本実施形態では、型締力を検出する型締力検出器として、タイバー歪検出器１４１が用いられるが、本発明はこれに限定されない。型締力検出器は、歪ゲージ式に限定されず、圧電式、容量式、油圧式、電磁式などでもよく、その取付け位置もタイバー１４０に限定されない。

【0023】

トグル機構１５０は、可動プラテン１２０とトグルサポート１３０との間に配置され、トグルサポート１３０に対し可動プラテン１２０を型開閉方向に移動させる。トグル機構１５０は、型開閉方向に移動するクロスヘッド１５１と、クロスヘッド１５１の移動によって屈伸する一対のリンク群と、を有する。一対のリンク群は、それぞれ、ピンなどで屈伸自在に連結される第１リンク１５２と第２リンク１５３とを有する。第１リンク１５２は可動プラテン１２０に対しピンなどで揺動自在に取付けられる。第２リンク１５３はトグルサポート１３０に対しピンなどで揺動自在に取付けられる。第２リンク１５３は、第３リンク１５４を介してクロスヘッド１５１に取付けられる。トグルサポート１３０に対しクロスヘッド１５１を進退させると、第１リンク１５２と第２リンク１５３とが屈伸し、トグルサポート１３０に対し可動プラテン１２０が進退する。

【0024】

尚、トグル機構１５０の構成は、図１および図２に示す構成に限定されない。例えば図１および図２では、各リンク群の節点の数が５つであるが、４つでもよく、第３リンク１５４の一端部が、第１リンク１５２と第２リンク１５３との節点に結合されてもよい。

【0025】

型締モータ１６０は、トグルサポート１３０に取付けられており、トグル機構１５０を作動させる。型締モータ１６０は、トグルサポート１３０に対しクロスヘッド１５１を進退させることにより、第１リンク１５２と第２リンク１５３とを屈伸させ、トグルサポート１３０に対し可動プラテン１２０を進退させる。型締モータ１６０は、運動変換機構１７０に直結されるが、ベルトやプーリなどを介して運動変換機構１７０に連結されてもよい。

【0026】

運動変換機構１７０は、型締モータ１６０の回転運動をクロスヘッド１５１の直線運動に変換する。運動変換機構１７０は、ねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを含む。ねじ軸と、ねじナットとの間には、ボールまたはローラが介在してよい。

【0027】

型締装置１００は、制御装置７００による制御下で、型閉工程、昇圧工程、型締工程、脱圧工程、および型開工程などを行う。

【0028】

型閉工程では、型締モータ１６０を駆動してクロスヘッド１５１を設定移動速度で型閉完了位置まで前進させることにより、可動プラテン１２０を前進させ、可動金型８２０を固定金型８１０にタッチさせる。クロスヘッド１５１の位置や移動速度は、例えば型締モータエンコーダ１６１などを用いて検出する。型締モータエンコーダ１６１は、型締モータ１６０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。

【0029】

尚、クロスヘッド１５１の位置を検出するクロスヘッド位置検出器、およびクロスヘッド１５１の移動速度を検出するクロスヘッド移動速度検出器は、型締モータエンコーダ１６１に限定されず、一般的なものを使用できる。また、可動プラテン１２０の位置を検出する可動プラテン位置検出器、および可動プラテン１２０の移動速度を検出する可動プラテン移動速度検出器は、型締モータエンコーダ１６１に限定されず、一般的なものを使用できる。

【0030】

昇圧工程では、型締モータ１６０をさらに駆動してクロスヘッド１５１を型閉完了位置から型締位置までさらに前進させることで型締力を生じさせる。

【0031】

型締工程では、型締モータ１６０を駆動して、クロスヘッド１５１の位置を型締位置に維持する。型締工程では、昇圧工程で発生させた型締力が維持される。型締工程では、可動金型８２０と固定金型８１０との間にキャビティ空間８０１（図２参照）が形成され、射出装置３００がキャビティ空間８０１に液状の成形材料を充填する。充填された成形材料が固化されることで、成形品が得られる。

【0032】

キャビティ空間８０１の数は、１つでもよいし、複数でもよい。後者の場合、複数の成形品が同時に得られる。キャビティ空間８０１の一部にインサート材が配置され、キャビティ空間８０１の他の一部に成形材料が充填されてもよい。インサート材と成形材料とが一体化した成形品が得られる。

【0033】

脱圧工程では、型締モータ１６０を駆動してクロスヘッド１５１を型締位置から型開開始位置まで後退させることにより、可動プラテン１２０を後退させ、型締力を減少させる。型開開始位置と、型閉完了位置とは、同じ位置であってよい。

【0034】

型開工程では、型締モータ１６０を駆動してクロスヘッド１５１を設定移動速度で型開開始位置から型開完了位置まで後退させることにより、可動プラテン１２０を後退させ、可動金型８２０を固定金型８１０から離間させる。その後、エジェクタ装置２００が可動金型８２０から成形品を突き出す。

【0035】

型閉工程、昇圧工程および型締工程における設定条件は、一連の設定条件として、まとめて設定される。例えば、型閉工程および昇圧工程におけるクロスヘッド１５１の移動速度や位置（型閉開始位置、移動速度切換位置、型閉完了位置、および型締位置を含む）、型締力は、一連の設定条件として、まとめて設定される。型閉開始位置、移動速度切換位置、型閉完了位置、および型締位置は、後側から前方に向けてこの順で並び、移動速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、移動速度が設定される。移動速度切換位置は、１つでもよいし、複数でもよい。移動速度切換位置は、設定されなくてもよい。型締位置と型締力とは、いずれか一方のみが設定されてもよい。

【0036】

脱圧工程および型開工程における設定条件も同様に設定される。例えば、脱圧工程および型開工程におけるクロスヘッド１５１の移動速度や位置（型開開始位置、移動速度切換位置、および型開完了位置）は、一連の設定条件として、まとめて設定される。型開開始位置、移動速度切換位置、および型開完了位置は、前側から後方に向けて、この順で並び、移動速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、移動速度が設定される。移動速度切換位置は、１つでもよいし、複数でもよい。移動速度切換位置は、設定されなくてもよい。型開開始位置と型閉完了位置とは同じ位置であってよい。また、型開完了位置と型閉開始位置とは同じ位置であってよい。

【0037】

尚、クロスヘッド１５１の移動速度や位置などの代わりに、可動プラテン１２０の移動速度や位置などが設定されてもよい。また、クロスヘッドの位置（例えば型締位置）や可動プラテンの位置の代わりに、型締力が設定されてもよい。

【0038】

ところで、トグル機構１５０は、型締モータ１６０の駆動力を増幅して可動プラテン１２０に伝える。その増幅倍率は、トグル倍率とも呼ばれる。トグル倍率は、第１リンク１５２と第２リンク１５３とのなす角θ（以下、「リンク角度θ」とも呼ぶ）に応じて変化する。リンク角度θは、クロスヘッド１５１の位置から求められる。リンク角度θが１８０°のとき、トグル倍率が最大になる。

【0039】

金型装置８００の交換や金型装置８００の温度変化などにより金型装置８００の厚さが変化した場合、型締時に所定の型締力が得られるように、型厚調整が行われる。型厚調整では、例えば可動金型８２０が固定金型８１０にタッチする型タッチの時点でトグル機構１５０のリンク角度θが所定の角度になるように、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０との間隔Ｌを調整する。

【0040】

型締装置１００は、型厚調整機構１８０を有する。型厚調整機構１８０は、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０との間隔Ｌを調整することで、型厚調整を行う。なお、型厚調整のタイミングは、例えば成形サイクル終了から次の成形サイクル開始までの間に行われる。型厚調整機構１８０は、例えば、タイバー１４０の後端部に形成されるねじ軸１８１と、トグルサポート１３０に回転自在に且つ進退不能に保持されるねじナット１８２と、ねじ軸１８１に螺合するねじナット１８２を回転させる型厚調整モータ１８３とを有する。

【0041】

ねじ軸１８１およびねじナット１８２は、タイバー１４０ごとに設けられる。型厚調整モータ１８３の回転駆動力は、回転駆動力伝達部１８５を介して複数のねじナット１８２に伝達されてよい。複数のねじナット１８２を同期して回転できる。尚、回転駆動力伝達部１８５の伝達経路を変更することで、複数のねじナット１８２を個別に回転することも可能である。

【0042】

回転駆動力伝達部１８５は、例えば歯車などで構成される。この場合、各ねじナット１８２の外周に従動歯車が形成され、型厚調整モータ１８３の出力軸には駆動歯車が取付けられ、複数の従動歯車および駆動歯車と噛み合う中間歯車がトグルサポート１３０の中央部に回転自在に保持される。尚、回転駆動力伝達部１８５は、歯車の代わりに、ベルトやプーリなどで構成されてもよい。

【0043】

型厚調整機構１８０の動作は、制御装置７００によって制御される。制御装置７００は、型厚調整モータ１８３を駆動して、ねじナット１８２を回転させる。その結果、トグルサポート１３０のタイバー１４０に対する位置が調整され、固定プラテン１１０とトグルサポート１３０との間隔Ｌが調整される。尚、複数の型厚調整機構が組み合わせて用いられてもよい。

【0044】

間隔Ｌは、型厚調整モータエンコーダ１８４を用いて検出する。型厚調整モータエンコーダ１８４は、型厚調整モータ１８３の回転量や回転方向を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。型厚調整モータエンコーダ１８４の検出結果は、トグルサポート１３０の位置や間隔Ｌの監視や制御に用いられる。尚、トグルサポート１３０の位置を検出するトグルサポート位置検出器、および間隔Ｌを検出する間隔検出器は、型厚調整モータエンコーダ１８４に限定されず、一般的なものを使用できる。

【0045】

型締装置１００は、金型装置８００の温度を調節する金型温調器を有してもよい。金型装置８００は、その内部に、温調媒体の流路を有する。金型温調器は、金型装置８００の流路に供給する温調媒体の温度を調節することで、金型装置８００の温度を調節する。

【0046】

尚、本実施形態の型締装置１００は、型開閉方向が水平方向である横型であるが、型開閉方向が上下方向である竪型でもよい。

【0047】

尚、本実施形態の型締装置１００は、駆動部として、型締モータ１６０を有するが、型締モータ１６０の代わりに、油圧シリンダを有してもよい。また、型締装置１００は、型開閉用にリニアモータを有し、型締用に電磁石を有してもよい。

【0048】

（エジェクタ装置）
エジェクタ装置２００の説明では、型締装置１００の説明と同様に、型閉時の可動プラテン１２０の移動方向（例えばＸ軸正方向）を前方とし、型開時の可動プラテン１２０の移動方向（例えばＸ軸負方向）を後方として説明する。

【0049】

エジェクタ装置２００は、可動プラテン１２０に取付けられ、可動プラテン１２０と共に進退する。エジェクタ装置２００は、金型装置８００から成形品を突き出すエジェクタロッド２１０と、エジェクタロッド２１０を可動プラテン１２０の移動方向（Ｘ軸方向）に移動させる駆動機構２２０とを有する。

【0050】

エジェクタロッド２１０は、可動プラテン１２０の貫通穴に進退自在に配置される。エジェクタロッド２１０の前端部は、可動金型８２０のエジェクタプレート８２６と接触する。エジェクタロッド２１０の前端部は、エジェクタプレート８２６と連結されていても、連結されていなくてもよい。

【0051】

駆動機構２２０は、例えば、エジェクタモータと、エジェクタモータの回転運動をエジェクタロッド２１０の直線運動に変換する運動変換機構とを有する。運動変換機構は、ねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを含む。ねじ軸と、ねじナットとの間には、ボールまたはローラが介在してよい。

【0052】

エジェクタ装置２００は、制御装置７００による制御下で、突き出し工程を行う。突き出し工程では、エジェクタロッド２１０を設定移動速度で待機位置から突き出し位置まで前進させることにより、エジェクタプレート８２６を前進させ、成形品を突き出す。その後、エジェクタモータを駆動してエジェクタロッド２１０を設定移動速度で後退させ、エジェクタプレート８２６を元の待機位置まで後退させる。

【0053】

エジェクタロッド２１０の位置や移動速度は、例えばエジェクタモータエンコーダを用いて検出する。エジェクタモータエンコーダは、エジェクタモータの回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。尚、エジェクタロッド２１０の位置を検出するエジェクタロッド位置検出器、およびエジェクタロッド２１０の移動速度を検出するエジェクタロッド移動速度検出器は、エジェクタモータエンコーダに限定されず、一般的なものを使用できる。

【0054】

（射出装置）
射出装置３００の説明では、型締装置１００の説明やエジェクタ装置２００の説明とは異なり、充填時のスクリュ３３０の移動方向（例えばＸ軸負方向）を前方とし、計量時のスクリュ３３０の移動方向（例えばＸ軸正方向）を後方として説明する。

【0055】

射出装置３００はスライドベース３０１に設置され、スライドベース３０１は射出装置フレーム９２０に対し進退自在に配置される。射出装置３００は、金型装置８００に対し進退自在に配置される。射出装置３００は、金型装置８００にタッチし、金型装置８００内のキャビティ空間８０１に成形材料を充填する。射出装置３００は、例えば、成形材料を加熱するシリンダ３１０と、シリンダ３１０の前端部に設けられるノズル３２０と、シリンダ３１０内に進退自在に且つ回転自在に配置されるスクリュ３３０と、スクリュ３３０を回転させる計量モータ３４０と、スクリュ３３０を進退させる射出モータ３５０と、射出モータ３５０とスクリュ３３０の間で伝達される荷重を検出する荷重検出器３６０と、を有する。

【0056】

シリンダ３１０は、供給口３１１から内部に供給された成形材料を加熱する。成形材料は、例えば樹脂などを含む。成形材料は、例えばペレット状に形成され、固体の状態で供給口３１１に供給される。供給口３１１はシリンダ３１０の後部に形成される。シリンダ３１０の後部の外周には、水冷シリンダなどの冷却器３１２が設けられる。冷却器３１２よりも前方において、シリンダ３１０の外周には、バンドヒータなどの第１加熱器３１３と第１温度検出器３１４とが設けられる。

【0057】

シリンダ３１０は、シリンダ３１０の軸方向（例えばＸ軸方向）に複数のゾーンに区分される。複数のゾーンのそれぞれに第１加熱器３１３と第１温度検出器３１４とが設けられる。複数のゾーンのそれぞれに設定温度が設定され、第１温度検出器３１４の検出温度が設定温度になるように、制御装置７００が第１加熱器３１３を制御する。

【0058】

ノズル３２０は、シリンダ３１０の前端部に設けられ、金型装置８００に対し押し付けられる。ノズル３２０の外周には、第２加熱器３２３と第２温度検出器３２４とが設けられる。ノズル３２０の検出温度が設定温度になるように、制御装置７００が第２加熱器３２３を制御する。

【0059】

スクリュ３３０は、シリンダ３１０内に回転自在に且つ進退自在に配置される。スクリュ３３０を回転させると、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って成形材料が前方に送られる。成形材料は、前方に送られながら、シリンダ３１０からの熱によって徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ３３０の前方に送られシリンダ３１０の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ３３０が後退させられる。その後、スクリュ３３０を前進させると、スクリュ３３０前方に蓄積された液状の成形材料がノズル３２０から射出され、金型装置８００内に充填される。

【0060】

スクリュ３３０の前部には、スクリュ３３０を前方に押すときにスクリュ３３０の前方から後方に向かう成形材料の逆流を防止する逆流防止弁として、逆流防止リング３３１が進退自在に取付けられる。

【0061】

逆流防止リング３３１は、スクリュ３３０を前進させるときに、スクリュ３３０前方の成形材料の圧力によって後方に押され、成形材料の流路を塞ぐ閉塞位置（図２参照）までスクリュ３３０に対し相対的に後退する。これにより、スクリュ３３０前方に蓄積された成形材料が後方に逆流するのを防止する。

【0062】

一方、逆流防止リング３３１は、スクリュ３３０を回転させるときに、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って前方に送られる成形材料の圧力によって前方に押され、成形材料の流路を開放する開放位置（図１参照）までスクリュ３３０に対し相対的に前進する。これにより、スクリュ３３０の前方に成形材料が送られる。

【0063】

逆流防止リング３３１は、スクリュ３３０と共に回転する共回りタイプと、スクリュ３３０と共に回転しない非共回りタイプのいずれでもよい。

【0064】

尚、射出装置３００は、スクリュ３３０に対し逆流防止リング３３１を開放位置と閉塞位置との間で進退させる駆動源を有していてもよい。

【0065】

計量モータ３４０は、スクリュ３３０を回転させる。スクリュ３３０を回転させる駆動源は、計量モータ３４０には限定されず、例えば油圧ポンプなどでもよい。

【0066】

射出モータ３５０は、スクリュ３３０を進退させる。射出モータ３５０とスクリュ３３０との間には、射出モータ３５０の回転運動をスクリュ３３０の直線運動に変換する運動変換機構などが設けられる。運動変換機構は、例えばねじ軸と、ねじ軸に螺合するねじナットとを有する。ねじ軸とねじナットの間には、ボールやローラなどが設けられてよい。スクリュ３３０を進退させる駆動源は、射出モータ３５０には限定されず、例えば油圧シリンダなどでもよい。

【0067】

荷重検出器３６０は、射出モータ３５０とスクリュ３３０との間で伝達される荷重を検出する。検出した荷重は、制御装置７００で圧力に換算される。荷重検出器３６０は、射出モータ３５０とスクリュ３３０との間の荷重の伝達経路に設けられ、荷重検出器３６０に作用する荷重を検出する。

【0068】

荷重検出器３６０は、検出した荷重の信号を制御装置７００に送る。荷重検出器３６０によって検出される荷重は、スクリュ３３０と成形材料との間で作用する圧力に換算され、スクリュ３３０が成形材料から受ける圧力、スクリュ３３０に対する背圧、スクリュ３３０から成形材料に作用する圧力などの制御や監視に用いられる。

【0069】

尚、成形材料の圧力を検出する圧力検出器は、荷重検出器３６０に限定されず、一般的なものを使用できる。例えば、ノズル圧センサ、又は型内圧センサが用いられてもよい。ノズル圧センサは、ノズル３２０に設置される。型内圧センサは、金型装置８００の内部に設置される。

【0070】

射出装置３００は、制御装置７００による制御下で、計量工程、充填工程および保圧工程などを行う。充填工程と保圧工程とをまとめて射出工程と呼んでもよい。

【0071】

計量工程では、計量モータ３４０を駆動してスクリュ３３０を設定回転速度で回転させ、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って成形材料を前方に送る。これに伴い、成形材料が徐々に溶融される。液状の成形材料がスクリュ３３０の前方に送られシリンダ３１０の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ３３０が後退させられる。スクリュ３３０の回転速度は、例えば計量モータエンコーダ３４１を用いて検出する。計量モータエンコーダ３４１は、計量モータ３４０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。尚、スクリュ３３０の回転速度を検出するスクリュ回転速度検出器は、計量モータエンコーダ３４１に限定されず、一般的なものを使用できる。

【0072】

計量工程では、スクリュ３３０の急激な後退を制限すべく、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０に対して設定背圧を加えてよい。スクリュ３３０に対する背圧は、例えば荷重検出器３６０を用いて検出する。スクリュ３３０が計量完了位置まで後退し、スクリュ３３０の前方に所定量の成形材料が蓄積されると、計量工程が完了する。

【0073】

計量工程におけるスクリュ３３０の位置および回転速度は、一連の設定条件として、まとめて設定される。例えば、計量開始位置、回転速度切換位置および計量完了位置が設定される。これらの位置は、前側から後方に向けてこの順で並び、回転速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、回転速度が設定される。回転速度切換位置は、１つでもよいし、複数でもよい。回転速度切換位置は、設定されなくてもよい。また、区間毎に背圧が設定される。

【0074】

充填工程では、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０を設定移動速度で前進させ、スクリュ３３０の前方に蓄積された液状の成形材料を金型装置８００内のキャビティ空間８０１に充填させる。スクリュ３３０の位置や移動速度は、例えば射出モータエンコーダ３５１を用いて検出する。射出モータエンコーダ３５１は、射出モータ３５０の回転を検出し、その検出結果を示す信号を制御装置７００に送る。スクリュ３３０の位置が設定位置に達すると、充填工程から保圧工程への切換（所謂、Ｖ／Ｐ切換）が行われる。Ｖ／Ｐ切換が行われる位置をＶ／Ｐ切換位置とも呼ぶ。スクリュ３３０の設定移動速度は、スクリュ３３０の位置や時間などに応じて変更されてもよい。

【0075】

充填工程におけるスクリュ３３０の位置および移動速度は、一連の設定条件として、まとめて設定される。例えば、充填開始位置（「射出開始位置」とも呼ぶ。）、移動速度切換位置およびＶ／Ｐ切換位置が設定される。これらの位置は、後側から前方に向けてこの順で並び、移動速度が設定される区間の始点や終点を表す。区間毎に、移動速度が設定される。移動速度切換位置は、１つでもよいし、複数でもよい。移動速度切換位置は、設定されなくてもよい。

【0076】

スクリュ３３０の移動速度が設定される区間毎に、スクリュ３３０の圧力の上限値が設定される。スクリュ３３０の圧力は、荷重検出器３６０によって検出される。スクリュ３３０の圧力が設定圧力以下である場合、スクリュ３３０は設定移動速度で前進される。一方、スクリュ３３０の圧力が設定圧力を超える場合、金型保護を目的として、スクリュ３３０の圧力が設定圧力以下となるように、スクリュ３３０は設定移動速度よりも遅い移動速度で前進される。

【0077】

尚、充填工程においてスクリュ３３０の位置がＶ／Ｐ切換位置に達した後、Ｖ／Ｐ切換位置にスクリュ３３０を一時停止させ、その後にＶ／Ｐ切換が行われてもよい。Ｖ／Ｐ切換の直前において、スクリュ３３０の停止の代わりに、スクリュ３３０の微速前進または微速後退が行われてもよい。また、スクリュ３３０の位置を検出するスクリュ位置検出器、およびスクリュ３３０の移動速度を検出するスクリュ移動速度検出器は、射出モータエンコーダ３５１に限定されず、一般的なものを使用できる。

【0078】

保圧工程では、射出モータ３５０を駆動してスクリュ３３０を前方に押し、スクリュ３３０の前端部における成形材料の圧力（以下、「保持圧力」とも呼ぶ。）を設定圧に保ち、シリンダ３１０内に残る成形材料を金型装置８００に向けて押す。金型装置８００内での冷却収縮による不足分の成形材料を補充できる。保持圧力は、例えば荷重検出器３６０を用いて検出する。保持圧力の設定値は、保圧工程の開始からの経過時間などに応じて変更されてもよい。保圧工程における保持圧力および保持圧力を保持する保持時間は、それぞれ複数設定されてよく、一連の設定条件として、まとめて設定されてよい。

【0079】

保圧工程では金型装置８００内のキャビティ空間８０１の成形材料が徐々に冷却され、保圧工程完了時にはキャビティ空間８０１の入口が固化した成形材料で塞がれる。この状態はゲートシールと呼ばれ、キャビティ空間８０１からの成形材料の逆流が防止される。保圧工程後、冷却工程が開始される。冷却工程では、キャビティ空間８０１内の成形材料の固化が行われる。成形サイクル時間の短縮を目的として、冷却工程中に計量工程が行われてよい。

【0080】

尚、本実施形態の射出装置３００は、インライン・スクリュ方式であるが、プリプラ方式などでもよい。プリプラ方式の射出装置は、可塑化シリンダ内で溶融された成形材料を射出シリンダに供給し、射出シリンダから金型装置内に成形材料を射出する。可塑化シリンダ内には、スクリュが回転自在に且つ進退不能に配置され、またはスクリュが回転自在に且つ進退自在に配置される。一方、射出シリンダ内には、プランジャが進退自在に配置される。

【0081】

また、本実施形態の射出装置３００は、シリンダ３１０の軸方向が水平方向である横型であるが、シリンダ３１０の軸方向が上下方向である竪型であってもよい。竪型の射出装置３００と組み合わされる型締装置は、竪型でも横型でもよい。同様に、横型の射出装置３００と組み合わされる型締装置は、横型でも竪型でもよい。

【0082】

（移動装置）
移動装置４００の説明では、射出装置３００の説明と同様に、充填時のスクリュ３３０の移動方向（例えばＸ軸負方向）を前方とし、計量時のスクリュ３３０の移動方向（例えばＸ軸正方向）を後方として説明する。

【0083】

移動装置４００は、金型装置８００に対し射出装置３００を進退させる。また、移動装置４００は、金型装置８００に対しノズル３２０を押し付け、ノズルタッチ圧力を生じさせる。移動装置４００は、液圧ポンプ４１０、駆動源としてのモータ４２０、液圧アクチュエータとしての液圧シリンダ４３０などを含む。

【0084】

液圧ポンプ４１０は、第１ポート４１１と、第２ポート４１２とを有する。液圧ポンプ４１０は、両方向回転可能なポンプであり、モータ４２０の回転方向を切換えることにより、第１ポート４１１および第２ポート４１２のいずれか一方から作動液（例えば油）を吸入し他方から吐出して液圧を発生させる。尚、液圧ポンプ４１０はタンクから作動液を吸引して第１ポート４１１および第２ポート４１２のいずれか一方から作動液を吐出することもできる。

【0085】

モータ４２０は、液圧ポンプ４１０を作動させる。モータ４２０は、制御装置７００からの制御信号に応じた回転方向および回転トルクで液圧ポンプ４１０を駆動する。モータ４２０は、電動モータであってよく、電動サーボモータであってよい。

【0086】

液圧シリンダ４３０は、シリンダ本体４３１、ピストン４３２、およびピストンロッド４３３を有する。シリンダ本体４３１は、射出装置３００に対して固定される。ピストン４３２は、シリンダ本体４３１の内部を、第１室としての前室４３５と、第２室としての後室４３６とに区画する。ピストンロッド４３３は、固定プラテン１１０に対して固定される。

【0087】

液圧シリンダ４３０の前室４３５は、第１流路４０１を介して、液圧ポンプ４１０の第１ポート４１１と接続される。第１ポート４１１から吐出された作動液が第１流路４０１を介して前室４３５に供給されることで、射出装置３００が前方に押される。射出装置３００が前進され、ノズル３２０が固定金型８１０に押し付けられる。前室４３５は、液圧ポンプ４１０から供給される作動液の圧力によってノズル３２０のノズルタッチ圧力を生じさせる圧力室として機能する。

【0088】

一方、液圧シリンダ４３０の後室４３６は、第２流路４０２を介して液圧ポンプ４１０の第２ポート４１２と接続される。第２ポート４１２から吐出された作動液が第２流路４０２を介して液圧シリンダ４３０の後室４３６に供給されることで、射出装置３００が後方に押される。射出装置３００が後退され、ノズル３２０が固定金型８１０から離間される。

【0089】

尚、本実施形態では移動装置４００は液圧シリンダ４３０を含むが、本発明はこれに限定されない。例えば、液圧シリンダ４３０の代わりに、電動モータと、その電動モータの回転運動を射出装置３００の直線運動に変換する運動変換機構とが用いられてもよい。

【0090】

（制御装置）
制御装置７００は、例えばコンピュータで構成され、図１～図２に示すようにＣＰＵ（Central Processing Unit）７０１と、メモリなどの記憶媒体７０２と、入力インターフェース７０３と、出力インターフェース７０４とを有する。制御装置７００は、記憶媒体７０２に記憶されたプログラムをＣＰＵ７０１に実行させることにより、各種の制御を行う。また、制御装置７００は、入力インターフェース７０３で外部からの信号を受信し、出力インターフェース７０４で外部に信号を送信する。

【0091】

制御装置７００は、計量工程、型閉工程、昇圧工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程、脱圧工程、型開工程、および突き出し工程などを繰り返し行うことにより、成形品を繰り返し製造する。成形品を得るための一連の動作、例えば計量工程の開始から次の計量工程の開始までの動作を「ショット」または「成形サイクル」とも呼ぶ。また、１回のショットに要する時間を「成形サイクル時間」または「サイクル時間」とも呼ぶ。

【0092】

一回の成形サイクルは、例えば、計量工程、型閉工程、昇圧工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程、脱圧工程、型開工程、および突き出し工程をこの順で有する。ここでの順番は、各工程の開始の順番である。充填工程、保圧工程、および冷却工程は、型締工程の間に行われる。型締工程の開始は充填工程の開始と一致してもよい。脱圧工程の完了は型開工程の開始と一致する。

【0093】

尚、成形サイクル時間の短縮を目的として、同時に複数の工程を行ってもよい。例えば、計量工程は、前回の成形サイクルの冷却工程中に行われてもよく、型締工程の間に行われてよい。この場合、型閉工程が成形サイクルの最初に行われることとしてもよい。また、充填工程は、型閉工程中に開始されてもよい。また、突き出し工程は、型開工程中に開始されてもよい。ノズル３２０の流路を開閉する開閉弁が設けられる場合、型開工程は、計量工程中に開始されてもよい。計量工程中に型開工程が開始されても、開閉弁がノズル３２０の流路を閉じていれば、ノズル３２０から成形材料が漏れないためである。

【0094】

尚、一回の成形サイクルは、計量工程、型閉工程、昇圧工程、型締工程、充填工程、保圧工程、冷却工程、脱圧工程、型開工程、および突き出し工程以外の工程を有してもよい。

【0095】

例えば、保圧工程の完了後、計量工程の開始前に、スクリュ３３０を予め設定された計量開始位置まで後退させる計量前サックバック工程が行われてもよい。計量工程の開始前にスクリュ３３０の前方に蓄積された成形材料の圧力を削減でき、計量工程の開始時のスクリュ３３０の急激な後退を防止できる。

【0096】

また、計量工程の完了後、充填工程の開始前に、スクリュ３３０を予め設定された充填開始位置（「射出開始位置」とも呼ぶ。）まで後退させる計量後サックバック工程が行われてもよい。充填工程の開始前にスクリュ３３０の前方に蓄積された成形材料の圧力を削減でき、充填工程の開始前のノズル３２０からの成形材料の漏出を防止できる。

【0097】

制御装置７００は、ユーザによる入力操作を受け付ける操作装置７５０や画面を表示する表示装置７６０と接続されている。操作装置７５０および表示装置７６０は、例えばタッチパネル７７０で構成され、一体化されてよい。表示装置７６０としてのタッチパネル７７０は、制御装置７００による制御下で、画面を表示する。タッチパネル７７０の画面には、例えば、射出成形機１０の設定、現在の射出成形機１０の状態等の情報が表示されてもよい。また、タッチパネル７７０の画面には、例えば、ユーザによる入力操作を受け付けるボタン、入力欄等の操作部が表示されてもよい。操作装置７５０としてのタッチパネル７７０は、ユーザによる画面上の入力操作を検出し、入力操作に応じた信号を制御装置７００に出力する。これにより、例えば、ユーザは、画面に表示される情報を確認しながら、画面に設けられた操作部を操作して、射出成形機１０の設定（設定値の入力を含む）等を行うことができる。また、ユーザが画面に設けられた操作部を操作することにより、操作部に対応する射出成形機１０の動作を行わせることができる。なお、射出成形機１０の動作は、例えば、型締装置１００、エジェクタ装置２００、射出装置３００、移動装置４００等の動作（停止も含む）であってもよい。また、射出成形機１０の動作は、表示装置７６０としてのタッチパネル７７０に表示される画面の切り替え等であってもよい。

【0098】

尚、本実施形態の操作装置７５０および表示装置７６０は、タッチパネル７７０として一体化されているものとして説明したが、独立に設けられてもよい。また、操作装置７５０は、複数設けられてもよい。操作装置７５０および表示装置７６０は、型締装置１００（より詳細には固定プラテン１１０）の操作側（Ｙ軸負方向）に配置される。

【0099】

（制御装置の詳細）
次に、図３を参照して、制御装置７００の構成要素の一例について説明する。なお、図３に図示される各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵにて実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されうる。

【0100】

図３に示すように、制御装置７００は、例えば、型締制御部７１１と、エジェクタ制御部７１２と、射出制御部７１３と、計量制御部７１４と、を有する。型締制御部７１１は、型締装置１００を制御し、図４に示す型閉工程、昇圧工程、型締工程、脱圧工程、及び型開工程を実施する。エジェクタ制御部７１２は、エジェクタ装置２００を制御し、突き出し工程を実施する。射出制御部７１３は、射出装置３００の射出駆動源を制御し、射出工程を実施する。射出駆動源は、例えば射出モータ３５０であるが、油圧シリンダなどであってもよい。射出工程は、充填工程と保圧工程を含む。射出工程は、型締工程中に行われる。計量制御部７１４は、射出装置３００の計量駆動源を制御し、計量工程を実施する。計量駆動源は、例えば計量モータ３４０であるが、油圧ポンプなどであってもよい。

【0101】

充填工程は、シリンダ３１０の内部に設けられる射出部材の移動速度の実績値が設定値になるように射出駆動源を制御する工程である。充填工程は、射出部材を前方に移動させることで、射出部材の前方に蓄積された液状の成形材料（例えば樹脂）を金型装置８００の内部に充填させる工程である。射出部材は、例えばスクリュ３３０であるが、プランジャであってもよい。

【0102】

射出部材の移動速度は、速度検出器を用いて検出する。速度検出器は、例えば射出モータエンコーダ３５１である。充填工程では、射出部材が前進することで、射出部材から成形材料に作用する圧力が上昇する。充填工程は、保圧工程の直前に、射出部材を一時停止させる工程、又は射出部材を後退させる工程を含んでもよい。

【0103】

保圧工程は、射出部材から成形材料に作用する圧力の実績値が設定値になるように射出駆動源を制御する工程である。保圧工程は、射出部材を前方に押すことで、金型装置８００内での冷却収縮による不足分の成形材料を補充する工程である。圧力は、荷重検出器３６０などの圧力検出器を用いて検出する。圧力検出器として、ノズル圧センサ、又は型内圧センサが用いられてもよい。

【0104】

次に、図５を参照して実施例に係る射出制御部７１３Ａについて説明する前に、図６を参照して参考例に係る射出制御部７１３Ｂについて説明する。以下の説明において、設定値を指令値と呼ぶことがある。

【0105】

射出制御部７１３Ｂの制御対象は、図１及び図２に示す射出装置３００と、射出装置３００に交流電流を供給する図示しないインバータと、を有する。射出装置３００は、射出制御部７１３の制御対象として、射出モータ３５０と、射出モータ３５０の駆動力を成形材料に伝達する伝達機構と、を備える。伝達機構は、射出モータ３５０の回転運動をスクリュ３３０の直線運動に変換するボールねじなどの運動変換機構と、スクリュ３３０と、を含む。

【0106】

詳しくは後述するが、射出制御部７１３Ｂは、射出モータ３５０の回転速度指令値Ｖｒｅｆと回転速度実績値Ｖｄｅｔの差Ｖｄｅｖ（Ｖｄｅｖ＝Ｖｒｅｆ－Ｖｄｅｔ）に応じて射出モータ３５０の電流指令値Ｉｒｅｆを作成する。また、射出制御部７１３Ｂは、射出モータ３５０の電流指令値Ｉｒｅｆと電流実績値Ｉｄｅｔの差Ｉｄｅｖ（Ｉｄｅｖ＝Ｉｒｅｆ－Ｉｄｅｔ）に応じて制御対象を制御する。

【0107】

射出モータ３５０の回転速度が第１物理量の一例であり、射出モータ３５０の電流が第２物理量の一例である。なお、第１物理量として、スクリュ３３０の移動速度が用いられてもよい。スクリュ３３０の移動速度は、射出モータ３５０の回転速度に比例する。射出モータ３５０の回転速度が大きいほど、スクリュ３３０の移動速度が大きい。

【0108】

図６に示すように、射出制御部７１３Ｂは、例えば、第１減算部７８１と、電流指令作成部７８２と、第２減算部７８３と、電圧指令作成部７８４と、を有する。第１減算部７８１は、射出モータ３５０の回転速度指令値Ｖｒｅｆと回転速度実績値Ｖｄｅｔの差Ｖｄｅｖ（Ｖｄｅｖ＝Ｖｒｅｆ－Ｖｄｅｔ）を算出する。回転速度実績値Ｖｄｅｔは速度検出器７８５によって取得する。速度検出器７８５としては、上記の通り、例えば射出モータエンコーダ３５１が用いられる。

【0109】

電流指令作成部７８２は、第１減算部７８１で算出した差Ｖｄｅｖの大きさが小さくなるように（好ましくはゼロになるように）、射出モータ３５０の電流指令値Ｉｒｅｆを作成する。電流指令値Ｉｒｅｆの作成には、例えばＰＩ演算またはＰＩＤ演算などが用いられる。第２減算部７８３は、電流指令値Ｉｒｅｆと電流実績値Ｉｄｅｔの差Ｉｄｅｖ（Ｉｄｅｖ＝Ｉｒｅｆ－Ｉｄｅｔ）を算出する。電流実績値Ｉｄｅｔは電流検出器７８６によって取得する。電流検出器は、例えばインバータまたは射出モータ３５０に取り付けられる。

【0110】

電圧指令作成部７８４は、第２減算部７８３で算出した差Ｉｄｅｖの大きさが小さくなるように（好ましくはゼロになるように）、電圧指令値を作成する。インバータは、電圧指令作成部７８４で作成した電圧指令値に従って射出モータ３５０に交流電流を供給する。

【0111】

なお、射出制御部７１３Ｂは、図６に示す構成要素の一部を有しなくてもよい。また、射出制御部７１３Ｂは、図６には図示しない構成要素を有してもよい。例えば、射出制御部７１３Ｂは、電流指令作成部７８２の代わりに、図示しないトルク指令作成部を有してもよい。射出モータ３５０のトルクは、射出モータ３５０の電流に略比例するからである。

【0112】

トルク指令作成部は、第１減算部７８１で算出した差Ｖｄｅｖの大きさが小さくなるように（好ましくはゼロになるように）、射出モータ３５０のトルク指令値Ｔｒｅｆを作成する。第２減算部７８３は、トルク指令値Ｔｒｅｆとトルク実績値Ｔｄｅｔの差Ｔｄｅｖ（Ｔｄｅｖ＝Ｔｒｅｆ－Ｔｄｅｔ）を算出する。電圧指令作成部７８４は、第２減算部７８３で算出した差Ｔｄｅｖの大きさが小さくなるように（好ましくはゼロになるように）、電圧指令値を作成する。

【0113】

ところで、射出成形機１０は、成形材料（例えば樹脂）をシリンダ３１０の内部で加熱して溶融する。シリンダ３１０の内部にはスクリュ３３０が進退自在に設けられており、スクリュ３３０の前方に溶融した成形材料が蓄積される。射出成形機１０は、スクリュ３３０を前進させることで、溶融した成形材料を金型装置８００の内部のキャビティ空間８０１に充填して固化する。これにより、成形品が得られる。

【0114】

従来、成形材料の特性が時間変化することで、制御対象に加わる外乱の大きさが時間変化してしまい、外乱の影響を抑制することが困難であった。例えば、充填工程では、成形材料の充填が進むにつれ、成形材料からスクリュ３３０に作用する反力が高くなり、スクリュ３３０の前進速度が設定値よりも低下してしまうことがあった。その結果、成形材料がキャビティ空間８０１の全体に充填される前に、成形材料が固化してしまい、ショートと呼ばれる成形不良が生じることがあった。

【0115】

スクリュ３３０の前進速度の低下を抑制すべく、速度制御ゲインを大きくすると、スクリュ３３０を前進させる射出モータ３５０の発振現象が生じ、成形不良が生じてしまう。また、成形材料の流動性を向上すべく、シリンダ３１０の設定温度を高く設定することも考えられるが、成形材料の温度が高過ぎると、焼けと呼ばれる成形不良が生じてしまう。

【0116】

次に、図５を参照して実施例に係る射出制御部７１３Ａについて説明する。以下、参考例に係る射出制御部７１３Ｂとの相違点について主に説明する。射出制御部７１３Ａは、外乱補正部７９０を有する。外乱補正部７９０は、外乱オブザーバであって、回転速度実績値Ｖｄｅｔと電流実績値Ｉｄｅｔとを用いて制御対象に加わる外乱を推定し、推定した外乱を打ち消すように電流指令値Ｉｒｅｆを補正する。外乱オブザーバによって制御対象に加わる外乱を推定して制御対象への入力にフィードバックすることで、外乱発生時に外乱の影響を簡単に素早く除去できる。

【0117】

なお、外乱補正部７９０は、電流実績値Ｉｄｅｔの代わりに、電流指令値Ｉｒｅｆ、Ｉｒｅｆａを用いて制御対象に加わる外乱を推定してもよい。外乱補正部７９０は、電流実績値Ｉｄｅｔを用いて射出モータ３５０に入力された電流値Ｉｒを推定するが、電流実績値Ｉｄｅｔの代わりに電流指令値Ｉｒｅｆ、Ｉｒｅｆａを用いて電流値Ｉｒを推定することも可能である。

【0118】

外乱補正部７９０は、例えば射出モータ３５０の回転速度実績値Ｖｄｅｔから、射出モータ３５０に入力された電流値Ｉｒのうち、射出モータ３５０の回転に使用された電流値Ｉｍを推定する逆モデル７９１を有する。また、外乱補正部７９０は、逆モデル７９１で推定した電流値Ｉｍと、射出モータ３５０に入力された電流値Ｉｒとを比較する減算部７９２を有する。減算部７９２は、ＩｒからＩｍを減算することで、制御対象に外乱が加わることで生じた電流外乱値Ｉｄ（Ｉｄ＝Ｉｒ－Ｉｍ）を算出する。

【0119】

外乱補正部７９０は、電流指令作成部７８２で作成した電流指令値Ｉｒｅｆと、電流外乱値Ｉｄとを加算する加算部７９３を有する。加算部７９３は、加算値（Ｉｒｅｆ＋Ｉｄ）を修正後の電流指令値Ｉｒｅｆａとして第２減算部７８３に入力する。ここで、電流外乱値Ｉｄがゼロである場合、修正後の電流指令値Ｉｒｅｆａは修正前の電流指令値Ｉｒｅｆに等しい。第２減算部７８３は、修正後の電流指令値Ｉｒｅｆａと電流実績値Ｉｄｅｔの差Ｉｄｅｖａ（Ｉｄｅｖａ＝Ｉｒｅｆａ－Ｉｄｅｔ）を算出する。

【0120】

電圧指令作成部７８４は、第２減算部７８３で算出した差Ｉｄｅｖａの大きさが小さくなるように（好ましくはゼロになるように）、電圧指令値を作成する。インバータは、電圧指令作成部７８４で作成した電圧指令値に従って射出モータ３５０に交流電流を供給する。このように電流外乱値Ｉｄを推定して制御対象への入力にフィードバックすることで、外乱発生時に外乱の影響を簡単に素早く除去できる。

【0121】

逆モデル７９１は、成形材料の特性を考慮することなく、制御対象の機械特性を基に電流値Ｉｍを推定する。制御対象の機械特性は、例えば、制御対象の慣性モーメントと、制御対象の粘性摩擦係数と、を含む。本実施形態においては、モデルを簡易化するため、スクリュ３３０のカップリングよりも射出モータ３５０側の機械部品、特に、ボールねじ、ベアリング、射出モータ３５０などの特性を考慮し、成形材料の特性による影響を考慮していない。スクリュ３３０のカップリングよりもシリンダ３１０側の機械部品の特性は、考慮していないが、考慮しても良い。逆モデル７９１は、制御対象の運動方程式から作成する。成形材料の特性（例えば粘度）は、時間変化するため、モデル化困難である。成形材料の特性を考慮しないことで、制御演算を簡単化できる。

【0122】

外乱補正部７９０は、逆モデル７９１で推定した電流値Ｉｍと比較する、電流値Ｉｒとして、電流実績値Ｉｄｅｔを１次ローパスフィルタ７９４で処理した値を用いる。制御対象の電気特性（例えば電気抵抗による電流ロスなど）のモデルを１次ローパスフィルタ７９４で表すことで、制御演算を簡単化できる。なお、電流実績値Ｉｄｅｔは、三相交流を二相交流に変換した後の電流実績値である。

【0123】

例えば、外乱補正部７９０は、電流検出器７８６で検出した電流実績値Ｉｄｅｔにトルク乗数Ｋｔを乗じてトルク実績値Ｔｄｅｔ（Ｔｄｅｔ＝Ｉｄｅｔ×Ｋｔ）を出力する乗算部７９５と、乗算部７９５の出力（トルク実績値Ｔｄｅｔ）を入力することで電流値Ｉｒを出力する１次ローパスフィルタ７９４と、を有する。１次ローパスフィルタ７９４は、１次遅れフィルタである。

【0124】

なお、射出制御部７１３Ａの構成は、図５のブロック線図で示す構成には限定されない。例えば１次ローパスフィルタ７９４の位置を変えることも可能であり、射出制御部７１３Ａの構成は図５のブロック線図を等価変換した構成であってもよい。

【0125】

以上、本発明を射出制御部７１３に適用した例について説明したが、本発明は型締制御部７１１、エジェクタ制御部７１２、計量制御部７１４にも適用可能である。

【0126】

型締制御部７１１の制御対象は、図１及び図２に示す型締装置１００と、型締装置１００に交流電流を供給する図示しないインバータと、を有する。型締装置１００は、型締制御部７１１の制御対象として、型締モータ１６０と、型締モータ１６０の駆動力を成形材料に伝達する伝達機構と、を備える。伝達機構は、型締モータ１６０の回転運動をクロスヘッド１５１の直線運動に変換するボールねじなどの運動変換機構１７０と、クロスヘッド１５１を含むトグル機構１５０と、トグル機構１５０によって進退させられる可動プラテン１２０と、可動プラテン１２０と共に進退させられる可動金型８２０と、を含む。型締時に可動金型８２０と固定金型８１０との間にキャビティ空間８０１が形成され、キャビティ空間８０１に成形材料が充填される。成形材料の圧力で可動金型８２０が押し返される。そのため、射出工程中に成形材料の特性が時間変化することで、型締制御部７１１の制御対象に加わる外乱が時間変化することがある。本発明を型締制御部７１１に適用すれば、制御対象に加わる外乱を推定して制御対象への入力にフィードバックすることで、外乱発生時に外乱の影響を簡単に素早く除去できる。

【0127】

エジェクタ制御部７１２の制御対象は、図１及び図２に示すエジェクタ装置２００と、エジェクタ装置２００に交流電流を供給する図示しないインバータと、を有する。エジェクタ装置２００は、エジェクタ制御部７１２の制御対象として、エジェクタモータと、エジェクタモータの駆動力を成形材料に伝達する伝達機構と、を備える。伝達機構は、エジェクタモータの回転運動をエジェクタロッド２１０の直線運動に変換するボールねじなどの運動変換機構と、エジェクタロッド２１０と、エジェクタロッド２１０と共に進退させられるエジェクタプレート８２６と、を含む。エジェクタ装置２００は、型締時にキャビティ空間８０１に充填された成形材料を圧縮することが可能である。成形材料の圧縮は、成形材料が完全に固化する前に行われ、射出工程中に行われる。このとき、成形材料の圧力でエジェクタプレート８２６が押し返される。そのため、射出工程中に成形材料の特性が時間変化することで、エジェクタ制御部７１２の制御対象に加わる外乱が時間変化することがある。本発明をエジェクタ制御部７１２に適用すれば、制御対象に加わる外乱を推定して制御対象への入力にフィードバックすることで、外乱発生時に外乱の影響を簡単に素早く除去できる。

【0128】

計量制御部７１４の制御対象は、図１及び図２に示す射出装置３００と、射出装置３００に交流電流を供給する図示しないインバータと、を有する。射出装置３００は、計量制御部７１４の制御対象として、計量モータ３４０と、計量モータ３４０の駆動力を成形材料に伝達する伝達機構と、を備える。伝達機構は、計量モータ３４０の回転運動をスクリュ３３０に伝達するカップリングと、スクリュ３３０と、を含む。スクリュ３３０は、シリンダ３１０の内部に回転可能に且つ進退自在に設けられる。計量工程では、スクリュ３３０を回転させることで、スクリュ３３０の螺旋状の溝に沿って樹脂ペレットを前方に送る。樹脂ペレットは、前方に送られながら、シリンダ３１０からの熱によって徐々に溶融する。計量工程では、新しい樹脂ペレットがシリンダ３１０の内部に供給され、シリンダ３１０の内部における樹脂の温度分布が時間変化する。そのため、計量工程中に成形材料の特性が時間変化し、計量制御部７１４の制御対象に加わる外乱が時間変化することがある。本願発明を計量制御部７１４に適用すれば、制御対象に加わる外乱を推定して制御対象への入力にフィードバックすることで、外乱発生時に外乱の影響を簡単に素早く除去できる。

【0129】

本発明は、射出成形機以外の機械に適用してもよく、射出成形機以外の機械の制御装置に適用してもよい。

【0130】

以上、本発明に係る制御装置、射出成形機および制御方法の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本発明の技術的範囲に属する。

【符号の説明】

【0131】

１０ 射出成形機
７００ 制御装置
７１３ 射出制御部（制御部）
７９０ 外乱補正部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】