JPH0238384B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、合成樹脂の成形に用いられる電動
式射出成形機の射出工程制御方法に関するもので
ある。

［従来の技術］ 既に開発された電動機を駆動源とする成形機で
は、保圧工程の保圧圧力の制御をサーボモータの
トルク値を制御して行い、油圧式成形機と同様
に、トルク値を一気に変更して、保圧圧力を零ま
たは背圧力の設定値まで一気に低下させて射出工
程を終了させている。

［発明が解決しようとする問題点］ 一般的な成形機の射出工程は、射出開始から樹
脂が金型内にほぼ充満するまでの充填工程と、金
型内に充満した樹脂を圧縮する圧縮工程と、圧縮
充填した溶融樹脂を冷却による収縮分を補充填す
るため又は再圧縮するため、あるいは樹脂の機械
のノズル側への逆流をとめるため等の保圧工程に
分割して考えることができる。

射出工程終了直前の保圧工程中の保圧圧力は、
射出シリンダの油圧圧力により行われ、その設定
圧力は良品質な製品を得るために零ではなく、加
熱筒内及びノズル部の溶融樹脂は加圧された状態
にあり、この状態から保圧圧力の設定値は零また
は背圧力の接待値まで一気に落されて射出工程を
終了させている。

従来の油圧を使用した射出成形機にあつては、
射出シリンダ内の作動油がシリンダより流出する
時の流動抵抗、あるいは油圧バルブの作動特性に
よつて、射出工程終了時に特別な射出圧抜制御方
法をとらなくとも、射出工程終了時の、スクリユ
が後退しすぎることもなく、成形上の弊害はみつ
かつていない。

しかしながら、保圧工程の保圧圧力の制御を、
サーボモータのトリク値を上述のように制御して
行う電動式の場合には、加熱筒内及びノズル部等
に圧縮状態にて残留している溶融樹脂による蓄圧
エネルギーにより、射出工程を終了したのちにお
いても、駆動源の力を取除いたにもかかわらず、
スクリユの後退力が生じて、スクリユが後退移動
を続ける。このスクリユ後退力を制御させる力
は、ネジ機構等の摩擦力による制御力などであつ
て、それは油圧駆動の場合に比べて小さなもので
あるため、スクリユはそのような制動力に抗して
後退し過ぎてしまう。

このスクリユの後退し過ぎによつて加熱筒内に
おけるスクリユ前方の樹脂圧は負圧となり易く、
時には溶融樹脂で充満されていなければならない
スクリユ前方の加熱筒内に空洞ができる。甚だし
い場合には計量位置以上にスクリユが後退移動す
る。このようなことによつて加熱筒内のスクリユ
前方の樹脂圧が負圧となつたり、空洞が生じたり
すると、溶融樹脂内に気泡が発生したり、計量の
バラツキ、樹脂可塑化の不安定さなどが生じ、成
形品の品質を低下させる原因となる。更にまた計
量位置以上にスクリユが後退移動すると、計量不
能を来たし、成形を行うことができなくなる。

［問題点を解決するための手段］ この発明は上記蓄圧エネルギーによる射出工程
制御の問題点を解決し、トルク値を制御して射出
工程を制御しても、そこに何等の弊害が生じない
新たな射出工程制御方法を提供せんとするもので
ある。

上記目的によるこの発明の特徴は、駆動源とし
てサーボモータを用い、そのサーボモータの回転
力をねじ機構により射出スクリユの推力に変換し
て溶融樹脂の射出を行うにあたり、射出工程の終
了直前に、上記サーボモータのトルク値を時間の
経過にしたがい減少させて、射出工程の終了に至
る間の射出力を減衰制御し、しかるのち射出工程
を終了することにある。

［作 用］ 上記のように、射出工程の終了の直前から、射
出工程の終了に至るまでの間、サーボモータのト
ルク値を時間の経過にしたがい減少させると、加
熱筒内の溶融樹脂による蓄圧エネルギーもその時
間の経過にしたがつて減衰し、スクリユーの後退
移動も緩速化されて加熱筒内に負圧が生じ難くな
り、また設定位置にてスクリユを停止させること
ができる。

更にこの発明を図示の実施例により詳細に説明
する。

［実施例］ 第１図及び第２図において、射出工程は、スク
リユ１による射出部材を内装した加熱筒２と、射
出加熱筒の保持を兼ねる機台３上のハウジング４
とを有する。該ハウジング４の内部には、スクリ
ユ１の後端部に連結した回動軸５を介して接続し
たスクリユ可動部材６と、第２図に示すように回
動軸５と平行にしハウジング前後壁４ａ，４ｂに
わたり架設した両側の支軸７，７とがあり、その
支軸７，７に上記スクリユ可動部材６が前後方向
に摺動自在に両端部を貫挿して取付けてある。

上記回動軸５の後端には、スクリユ回転用の歯
車８を有する小径の延長軸５ａが突設してあり、
この延長軸５ａの端部にスラスト軸受け９を介し
て、上記スクリユ可動部材６が接続してある。ま
たスクリユ可動部材６の中央部は円筒形で、その
中央部の後端内にねじを内周面に施したねじ受部
材１０が嵌着してあり、そのねじ受部材１０にね
じ軸１１が、上記スクリユ１と同心にしてねじ込
んである。

このねじ軸１１の後端は、スラスト軸受１２を
もつてハウジング後壁４ｂに回転自在に保持した
軸部１１ａとなつており、その軸部１１ａに歯車
１３が取付けてある。

上記歯車８，１３は、ハウジング４の内部下側
の伝動軸１４に、クラツチ１５，１６を設けて取
付けた歯車１７，１８とそれぞれ噛合してあり、
伝動軸１４とハウジング４の下側面に連結したク
コメータジユネレータ２１を備えた直流電動式の
サーボモータ１９の駆動軸は、駆動ベトル２０を
もつて連絡し、サーボモータ１９を駆動源とし
て、上記スクリユ１を回転及び軸方向に可動する
ことができるようにしてある。

上記構造の電動式射出装置におけるスクリユ１
の回転後退（材料計量）は、歯車１７，８をもつ
て行われ、またスクリユ１の射出前進は歯車１
８，１３を介して行われる。即ち、歯車１３の回
転によりねじ軸１１も回転し、この回転力は回動
を阻止されたスクリユ可動部材側のねじ受部材１
０によつて推力に変換される。そしてスクリユ可
動部材６と共にスクリユ１が前進し、スクリユ前
方にチヤージされた加熱筒２内の溶融樹脂はノズ
ルから型締された金型２３，２４に射出されるの
である。

２５は、計量停止位置検出器、２６は射出速度
切換位置検出器、２７は射出２次圧力切換位置検
出器でそれら位置検出器は近接スイツチ、リミツ
トスイツチなどよりなる。

２８はスクリユ可動部材６と共に移動する上記
位置検出器のアクチユエータである。

第３図は制御装置を例示するブロツク図で、マ
イクロプロセツサ及び記憶装置を備えた機械制御
用集中制御装置２９と直流電動式サーボモータ１
９及びタコメータジエネレータ２１とを接続した
サーボモータ制御アンプ３０との間に、集中制御
装置３９からのデジタル信号をアナログ電気信号
に変換する速度使令用Ｄ―Ａ変換器３１、トルク
指令用Ｄ―Ａ変換器３２、及びサーボモータ１９
の正転・逆転指令回路３３が接続されている。

サーボモータ制御アンプ３０は、集中制御装置
２９の指令によつてサーボモータ１９の正転・逆
転ならびに回転数（速度）、トルク（電流）の上
限値等を制御する機能をもち、タコメータジエネ
レータ２１の信号をフイードバツクし回転数（速
度）の定速度制御を行なわせるものである。

また集中制御装置２９には、上記位置検出器２
５〜２７、クラツチコイル１５，１６と時間設定
器T₁〜T₄、△Ｔ、速度設定器V₁，V₂、トルク設
定器P₁，P₂，P₃、及び減圧値設定器△Ｐとが接
続してあり、更にまた図示していないが操作スイ
ツチ、スクリユ背圧制御装置２２の制御用アン
プ、スクリユ回転（計量）用速度設定器、トルク
設定器等が接続されている。

次に射出工程の制御方法について説明する。第
４図は射出工程の制御を説明するための射出速
度、射出トルクの制御関係図で横軸は時間を示
す。

計量（材料チヤージ）がなされ計量停止位置検
出器２５が作動して計量工程の終了した条件、型
締終了条件などの射出工程移行の条件が整うと、
射出クラツチ１６を励磁して、射出工程が開始す
る。

時間設定器T₁が選択され、その設定時間t₁が経
過し、射出クラツチの接続が完了すると、射出時
間の計時を開始し、モータ回転指令回路３３の正
転指令回路を作動させると共に速度設定器V₁、
トルク設定器P₁が選択され、その設定値に対応
したデイジタル信号は、速度指令用Ｄ―Ａ変換器
３１、トルク指令用Ｄ―Ａ変換器３２により、速
度値、トルク値それぞれの指令信号として、アナ
ログ値にて、サーボモータ制御アンプ３０に指令
されて射出速度指令値υ₁、トルク指令値（トルク
の上限値）P₁にてモータが正転して充填工程が
開始する。第４図のａ―ｂ間は射出工程開始時の
射出クラツチ接続工程である。

充填工程が開始し、射出速度切換位置検出器２
６の作動位置にスクリユが達すると、射出速度設
定器V₂が選択され、サーボモータの速度指令値
はυ₂に変更される。第４図のｂ―ｃ間は充填工程
である。

スクリユはυ₂の設定値となりさらに射出前進が
なされ圧縮工程が続行し、射出圧力２次圧力切換
位置検出器２７が作動すると、射出２次圧力時間
の計時を開始すると共にトルク設定器P₂が選択
され、サーボモータはp₂のトルク指令値によつて
制御される。第４図ｃ―ｄ間はスクリユは速度制
御領域における圧縮工程の一部分をなす。

第４図のｄ点にて、サーボモータのトリク指令
値P₂と填満されつつある金型内樹脂負荷とのバ
ランスにおいて、さらに圧縮工程が続行し、樹脂
圧力による負荷が増大したのに従い、速度制御領
域からトルク制御領域と切換り保圧工程に移行し
ていく。保圧圧力はP₂の指令に対応する値とな
り、保圧工程に移行し、時間設定器T₃の設定時
間t₃が経過すると、トルク設定器P₃が選択された
サーボモータはP₃の指令値により制御され、保
圧圧力はP₃の指令に対応する値となつて、３次
圧力となる。第４図ｄ―ｅ間はトルク制御領域の
圧縮工程の一部を含む保圧工程があると共に２次
圧力制御領域である。

時間設定器T₂の設定時間t₂が経過すると保圧工
程は終了し射出圧力の減衰制御、即ち射出圧抜工
程に移行する。第４図ｅ―ｆ間は保圧工程の３次
圧力制御領域である。

射出圧抜工程に入ると、集中制御装置２９の内
部のマイクロプロセツサの演算機能により、保圧
圧力の指令値P₃は、時間設定器△Ｔ、減圧値設
定器△Ｐにより設定された設定値△ｔ、及び△ｐ
により段階的に減少される。

すなわち、射出圧抜工程に入るとサーボモータ
のトルクの指令値はp₃―△ｐとなり、その後△ｔ
の時間が経過するごとに直前のトルク設定値から
さらに△ｐの値分づつ減少させてトルク指令値を
段階的に０まで切換えることにより射出圧抜工程
制御を行わせる。

トルク指令値が０となつた時点でサーボモータ
の速度指令、正転指令を止めると共に射出クラツ
チ１６の励磁を解き、時間設定器T₄の設定時間t₄
が経過して射出工程が終了する。時間設定器T₄
は射出クラツチ１６が解磁から解放されるまでの
時間を設定するもので、次工程の計量工程に移行
させる等に必要なタイミング設定器である。

なお上記例では速度指令、正転指令、トルク指
令値が０になつたときOFFしているが、速度指
令はｆ点でOFFさせてもよいし、また負荷の大
きさによつては、サーボモータ制御アンプの回生
制御機能を利用して圧抜きさせることもでき、こ
の場合には速度指令、正転指令はｆ点でOFFさ
せてもよい。第４図ｆ―ｇ間は射出圧抜工程であ
り、ｆ―ｈ間は射出クラツチ釈放工程である。

上記の制御の説明は、自動運転時でかつ正常な
制御状態のときのものであるが、射出工程中に金
型内のゲートづまりなどが生ずると、射出時間が
経過して、射出工程を終了させんとするときに正
常に保圧工程に移工していない時などがある場合
もあり、それらの異常時にも射出圧抜制御後に射
出工程を終了させるよう集中制御装置２９により
プログラムされている。すなわち、射出工程動作
に必要な種々のイクターロツク条件が射出工程中
に１つでもなくなつたときには、その時のトルク
設定値を基準にして、上記射出圧抜制御と同様
に、段階的圧抜制御を行ない。射出工程の圧抜工
程をした後に射出工程を終了させるように、マイ
クロプロセツサによるプログラムがなされてい
る。

また他の実施例としては、サーボモータ制御ア
ンプ３０において、トルク指令回路に圧抜工程の
ときのみ、コンデンサー、抵抗を挿入して外部の
トルク指令がなくなつてもトルク指令値がすぐに
０とならないように時定数をもたせた制御回路に
よる射出圧抜制御でもよい。この場合のモータ制
御トルクが０になつた確認は、タイマーを使用し
た時間によればよい。

［発明の効果］ この発明は上述のように射出工程を制御してな
るものであるから、次のとおりの効果を奏する。

(1) 射出力を減衰したことから、保圧圧力を一気
に除いても、射出スクリユの急速な後退移動が
起らず、射出スクリユ前方の加熱筒内が負圧と
なるようなことがない。

(2) 射出スクリユの後退制御が容易となり、計量
不能を来たすことがない。

(3) サーボモータのトルク値を電気的に制御し
て、射出力の減衰制御を行うことができるた
め、常に制御を確実に行うことができる。

(4) 射出工程の開始から保圧工程に至る全工程を
自動的に連続制御できるので、操作性が向上
し、また最終の保圧工程における圧力を自由に
設定することができる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に係る電動式射出成形機の射出
工程制御方法の実施例を示すもので、第１図は電
動式射出成形機の一部縦断正面図、第２図は射出
装置の横断平面図、第３図は制御回路のブロツク
図、第４図は速度トルク設定の制御関係図であ
る。 １…スクリユ、２…加熱筒、５…回動軸、６…
スクリユー可動部材、１４…伝動軸、１５，１６
…クラツチ、１９…サーボモータ、２１…タコメ
ータジエネレータ、２５…計量位置検出器、２６
…射出速度切換位置検出器、２７…射出圧力２次
圧切換位置検出器、２８…アクチユエータ、２９
…集中制御装置、３０…サーボモータ制御アン
プ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 駆動源としてサーボモータを用い、そのサー
   ボモータの回転力をねじ機構により射出スクリユ
   の推力に変換して溶融樹脂の射出を行うにあた
   り、射出工程の終了直前に、上記サーボモータの
   トルク値を時間の経過にしたがい減少させて、射
   出工程の終了に至る間の射出力を減衰制御し、し
   かるのち射出工程を終了することを特徴とする電
   動式射出成形機の射出工程制御方法。