JPH03247433A - 射出成形機及び射出成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は射出成形機、とくに保圧工程で射出圧力の制御
機構を有する電動式射出成形機に関するものである。

［従来の技術］ 射出成形は、押出成形とともに樹脂成形の重要な加工法
として発展してきた。この加工法の原理は、シリンダ中
で樹脂を加熱流動化（可塑化）させた成形材料を、高圧
により金型内に射出し、その中で冷却固化（熱可塑性樹
脂の場合）、または硬化（熱硬化性樹脂の場合）させ、
次いで金型を開いて成形品を取り出す工程からなる。

この加工法に用いられる電動式射出成形機において、一
定の樹脂圧力を保持する保圧工程の制御は、例えば第３
図及び第５図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）に示すように一定
のトルク指令をサーボドライバに送ってモータトルクを
一定に保ち射出圧力を制御するオープンループ制御方式
が採用されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、モータトルクを一定に保つ事により射出圧力
を制御するオープンループ制御方式では、射出工程で型
内のキャビティに溶融した樹脂が充填し、射出圧力が目
標圧力に達して指令モータトルクによるスクリュー又は
プランジャーの押し付は力に釣り合い、射出速度が０に
なった後に樹脂の硬化に伴う樹脂の収縮によって射出圧
力が減少するが、静止時には駆動部の摩擦により、スク
リュー又はプランジャーの押し付は力と射出圧力との差
が静止摩擦力を越えると動摩擦係数が静止摩擦係数より
も小さい事により、スクリュー又はプランジャーは急激
に動き出す。この繰り返しにより、第５図（Ｃ）のよう
に保圧工程での射出圧力波形が変動し、金型内の樹脂の
充填量が変動して成形品の重量及び寸法がばらつくとい
う課題がある。

上記従来技術の課題を解決するため、本発明は、圧力セ
ンサー等を用いずに射出圧力を安定させ、成形品の重量
ばらつき及び寸法がばらつきを小さくできる制御手段を
採用した射出成形機を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は下記の構成からなる
。

［（１）　　予め可塑化した樹脂を電動モータ駆動によ
りスクリュー又はプランジャーで金型内に射出する機構
を備え、保圧工程で射出圧力の制御機構を有する射出成
形機において、設定圧力とモータトルクとの差の比例倍
又は積分値の和を速度指令としてモータを制御する手段
を設けたことを特徴とする射出成形機。

■　予め可塑化した樹脂を電動モータ駆動によりスクリ
ュー又はプランジャーで金型内に射出する機構を備え、
保圧工程で射出圧力の制御機構を有する射出成形機にお
いて、一定振幅、一定周期の正弦波信号をモータのトル
ク指令としてモータを制御する手段を設けたことを特徴
とする射出成形機。」 本発明において特徴的なことは、保圧工程中にモータに
発生するモータ電流をモータトルク値に変換して指令ト
ルクとの差をモータの速度指令にフィードバックするか
、または保圧工程でモータのトルク指令を一定振幅・一
定周期の一次の正弦波で入力することにより、保圧工程
中にスクリュー又はプランジャーを停止させずに駆動部
の摩擦係数を一定に保ち、射出圧力を安定させるところ
にある。

［作用コ 前記本発明の構成によれば、保圧工程中にモータに発生
するモータ電流をモータトルク値に変換して指令トルク
との差をモータの速度指令にフィードバックするか、ま
たは保圧工程でモータのトルク指令を一定振幅・一定周
期の一次の正弦波で入力することにより、保圧工程中に
スクリュー又はプランジャーを停止させずに駆動部の摩
擦係数を一定に保ち、射出圧力を安定させることができ
る。　すなわち、モータ電流をモータトルク値に変換し
、トルク指令値との差を速度指令とすることにより、指
令トルクと実トルクの間で位相ずれが発生し、これによ
りトルク波形が振動し、モータトルクと負荷トルクの差
が常に発生してスクリュー又はプランジャーが停止せず
に一定の駆動部の摩擦を得て、射出圧力を安定し、成形
品の密度を安定させることができる。

また、−次の正弦波信号をモータのトルク指令とするこ
とによっても、同様にスクリュー又はプランジャーが停
止せずに一定の駆動部の摩擦を得て、射出圧力を安定し
、成形品の密度が安定するとともに重量及び寸法のばら
つきを小さくすることができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図、第２図、第３図及び
第４図に基づいて説明する。

第１図において、１は、プリプラ式射出成形機のシリン
ダであり、そめ内部に前後移動可能なプランジャー２が
配設されている。このプランジャー２の後部には、連結
部材３を介してガイド６により回転しないようにガイド
されたポールネジナツト５が固定され、このポールネジ
ナツト５にサーボモータ７にて回転駆動可能なボールネ
ジ４が蝶合している。又、プランジャー２の前端部には
、円錐体状のプランジャーヘッド８が設けられ、その後
部に逆止弁９が配置されている。シリンダ１の前部の樹
脂の貯溜空間１０の前部には型内のキャビティに樹脂を
注入するノズル１１が形成されている。１２は、図示し
ない可塑化スクリューにて可塑化された樹脂がシリンダ
１内に供給される樹脂供給口である。

１３は、前記サーボモータ７の制御装置で、サーボモー
タ７の回転軸に結合されたエンコーダ１４からの信号が
入力されている。この制御装置１３は、サーボモータ７
自体の出力トルク、エンコーダ１４により検出される位
置信号から演算されるプランジャー２の位置及び移動速
度が所定値となるようにサーボモータ７を駆動制御する
。

次に、工程毎の制御方法を説明する。

まず第２図に示すブロック図を説明する。第２図におい
て、ＮＣ装置からサーボドライバーに入力された速度指
令値は、モータの実速度（モータの回転数のＦ／Ｖ変換
値）と比較され、その差のＫｄ倍とＫｃ倍した値の積分
値の和を改めてモータの速度指令値とする。その速度指
令値は、指定圧力をに、２してトルクリミットｖ１とし
て、前記ＮＣより入力された値と比較され、そのトルク
リミットｖ１よりも速度指令が大きい場合は、そのトル
クリミットｖ１でリミットがかけられ、その値をＫｓ倍
したものがモータの駆動電圧になる。

この駆動電圧は、モータの回転により発生する誘起電圧
と差し引かれ、モータ内のコイル（抵抗Ｒａ）に加わり
、モータ電流が発生し、そのモータ電流をに０倍したも
のがモータトルクとなる。そのモータトルクと負荷トル
クの差により、モータは加速され、このトルクをイナー
シャＪで割ったものが加速度となり、この積分値が実際
のモータの回転数になる。

そして、射出工程では第２図のブロック図に示すように
所定のトルク値を、モータのトルクリミットｖ１に送り
、所定の速度でプランジャー２が移動するようにモータ
の回転数を制御する。その後、プランジャー２が所定の
位置に達するか射出時間が所定の時間に達するか、プラ
ンジャー２の速度が所定の速度まで減速するか、或いは
プランジャー２の速度が安定した後にモータトルクが所
定のトルクに達すると保圧工程に移る。この時、制御方
法を第３図のブロック図に示す形態に切り換える。

以下、第３図のブロック図についてその動作を説明する
。

第３図において、指令圧力のＫＰ２倍と、モータ電流の
Ｋ　の差のＫ　倍とに、倍した値の積分値Ｐｉ　　　　
　　　Ｐ の和を、サーボドライバーの速度指令とする。この速度
指令と、実速度（モータの回転数のＦ／Ｖ変換値）との
差のＫｄ倍とＫｃ倍した値の積分値の和をＫｓ倍とし、
モータに電圧を加え、モータ回転により発生する誘起電
圧の差がモータ内のコイルに加わり、この電圧をコイル
抵抗Ｒａで割った値がモータ電流となる。モータトルク
はモータ電流に比例し、モータトルクと負荷トルクの差
により、モータは回転し、モータトルクをイナーシャＪ
で割った値がモータの回転数になる。

すなわち、モータ電流をモータトルク値に変換し、指令
トルクと実トルクの差をモータの回転速度指令にフィー
ドバックする。

このような制御方法により、モータトルクを制御すると
モータトルクは微小に振動し、これによりプランジャー
２は停止することなく一定の安定した射出圧力を得られ
るため、重量及び寸法の安定した成形品が得られる。

次に、本発明の第２の実施例を第２図及び第４図に基づ
いて説明する。この実施例では射出工程及び保圧工程へ
の切り換えまでは第１の実施例と同様の制御を行い、保
圧工程において第２図のブロック図に基づく制御形態を
基にして、トルク指令に直接一定振幅・一定周期の一次
の正弦波を入力することにより、モータトルクを振動さ
せて、プランジャー２が停止することを防ぐ。

次に、第４図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）、（ｄ）はそれぞ
れ前記した本発明の第１及び第２の実施例の射出・保圧
工程における工程、モータトルク、射出圧力、プランジ
ャーの速度のタイミングチャートを示すものである。第
５図の従来例と比較してとくに顕著な相違点は、第４図
（ｂ）、（Ｃ）、（ｄ）に示すように、保圧工程におい
てトルク、圧力、速度ともに小さな波のような状態で一
定に保つことができる。

これにより一定の安定した射出圧力を得られるため、重
量及び寸法の安定した成形品が得られる。

以上説明した本発明の実施例によれば、第４図に示す通
り、保圧工程においてトルク、圧力、速度ともに小さな
波のような状態で一定に保つことができ、これにより、
これにより一定の安定した射出圧力を得られるため、重
量及び寸法の安定した成形品が得られる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば
上記実施例ではプリプラ式射出成形機に適用要した例を
示したが、プランジャー式やインラインスクリュー式射
出成形機にも同様に適用できることは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明は、保圧工程中にモータに発
生するモータ電流をモータトルク値に変換して指令トル
クとの差をモータの速度指令にフィードバックするか、
または保圧工程でモータのトルク指令を一定振幅・一定
周期の一次の正弦波で入力することにより、保圧工程中
にスクリュー又はプランジャーを停止させずに駆動部の
摩擦係数を一定に保ち、射出圧力を安定させることがで
きるという特別の効果を達成することができる。

すなわち、保圧工程中のトルク指令を振動させることに
より、プランジャーの停止を無くシ、駆動部の摩擦力を
一定に保つことができ、射出圧力が安定するため、成形
品の重量及び寸法を安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図は本発明の実施例を示
し、第１図は射出成形機の概略図、第２図は第１の実施
例の射出工程での制御ブロック図で、また第２の実施例
及び従来例の射出工程及び保圧工程の制御ブロック図で
ある。第３図は第１の実施例の保圧工程の制御ブロック
図、第４図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）、（ｄ）はそれぞれ
本発明の第１及び第２の実施例の射出・保圧工程におけ
る工程、モータトルク、射出圧力、プランジャーの速度
のタイミングチャート、第５図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）
、（ｄ）はそれぞれ従来例の射出・保圧工程における工
程、モータトルク、射出圧力、プランジャーの速度のタ
イミングチャートである。 ｌニジリンダ　　　　　２ニブランジャー３：連結部材
　　　　　４：ボールネジ５：ボールネジナツト　６：
ガイド ７：サーボモータ ８ニブランジヤーヘツド ９：逆止弁　　　　　１０：貯溜空間 １１：ノズル　　　　　１２：樹脂供給口１３：制御装
置　　　　１４：エンコーダ６：ガイド ７：サーボモータ ８ニブランジヤーヘツド ９：逆止弁 １０：貯溜空間 １１：ノズル １２：樹脂供給口 １３：制御装置 １４：エンコーダ 第４図 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）予め可塑化した樹脂を電動モータ駆動によりスク
   リュー又はプランジャーで金型内に射出する機構を備え
   、保圧工程で射出圧力の制御機構を有する射出成形機に
   おいて、設定圧力とモータトルクとの差の比例倍又は積
   分値の和を速度指令としてモータを制御する手段を設け
   たことを特徴とする射出成形機。
2. （２）予め可塑化した樹脂を電動モータ駆動によりスク
   リュー又はプランジャーで金型内に射出する機構を備え
   、保圧工程で射出圧力の制御機構を有する射出成形機に
   おいて、一定振幅、一定周期の正弦波信号をモータのト
   ルク指令としてモータを制御する手段を設けたことを特
   徴とする射出成形機。