JPH04347616A - 成形機 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、成形機に係わり、特に
、樹脂の射出制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹
脂などの樹脂を用いて、プラスチック製品を得る射出成
形機あるいはトランスファー成形機などにおいては、金
型に結合されるノズルを先端部に設けた加熱シリンダー
内に、油圧式あるいは電動式の駆動源により駆動される
スクリュー（あるいはプランジャー）を前進および後退
自在に設け、このスクリューを前進させることにより、
加熱シリンダー内の樹脂を押圧して金型内のキャビティ
に充填するようにしている。従来、スクリューを前進お
よび後退させる駆動源としては主に油圧シリンダー装置
が用いられており、射出工程時には、スクリューないし
金型内の樹脂からの圧力に応じて油圧シリンダー装置を
制御するようにしていた。しかし、油圧シリンダー装置
は応答性が悪く、圧力制御を適切に行えないので、速度
制御が行われるようになった。また、最近、スクリュー
を前進および後退させる駆動源として電動式サーボモー
ターが用いられるようになってきたが、このサーボモー
ターを用いたものでも、従来は射出工程時速度制御を行
っていた。

【０００３】ここで、電動式サーボモーターを用いた射
出成形機につき、図２を参照して説明する。同図におい
て、１は金型で、この金型１内にキャビティ１ａが形成
される。２は樹脂溜め部である加熱シリンダーで、この
シリンダー２の先端部に設けられたノズル３が前記金型
１に結合される。また、シリンダー２にはその内部に樹
脂材料を投入するためのホッパー４が設けられている。 そして、前記シリンダー２内にはスクリュー５が摺動自
在に嵌合されている。このスクリュー５は、歯車列６を
介してモーター７の出力軸に連結されており、このモー
ター７により回転駆動される。また、前記スクリュー５
は、スラストベアリング８を介してスライダー９に回転
自在に連結されているが、このスライダー９にボールス
クリューねじ１０が螺貫されている。このボールスクリ
ューねじ１０は、歯車列１１を介して電動式サーボモー
ター１２の出力軸に連結されている。この構成により、
サーボモーター１２の出力軸が回転すると、この回転が
歯車列１１を介してボールスクリューねじ１０に伝達さ
れるとともに、このボールスクリューねじ１０の回転に
伴い、スライダー９とともにスクリュー５が前進または
後退する。前記サーボモーター１２には、その制御のた
めに、コンピューターなどからなる制御部１３がモータ
ー制御部１４を介して接続されている。また、前記スラ
ストベアリング８部分に、金型１およびシリンダー２内
の樹脂によりスクリュー５に加わる圧力を検出するため
のロードセル１５などの荷重変換器が組み込まれており
、このロードセル１５には、前記制御部１３がロードセ
ルアンプ１６を介して接続されている。そして、成形時
には、型締状態においてまずホッパー４からシリンダー
２内に供給される樹脂材料が加熱されるとともにモータ
ー７の駆動により回転するスクリュー５により混練され
て可塑化される。このとき、回転するスクリュー５によ
り樹脂がシリンダー２内の前側へ送られるとともに、ス
クリュー５が後退し、計量が行われる（計量工程）。つ
いで、モーター１２の駆動によりスクリュー５が金型１
の方へ前進し、シリンダー２内の溶融樹脂が押圧されて
金型１のキャビティ１ａ内に射出、充填される（射出工
程）。ついで、スクリュー５の前方への加圧状態が保持
され、保圧工程が行われる。さらに、キャビティ１ａ内
の樹脂の十分な冷却、固化後型開が行われて、製品が取
り出される。

【０００４】つぎに、前記射出、保圧工程時におけるサ
ーボモーター１２の制御系２１について、図３を参照し
ながら説明する。同図において、２２は前記コンピュー
ターのＣＰＵ、１５は前記ロードセル、１６は前記ロー
ドセルアンプである。また、２３は前記コンピューター
のデジタル制御部であり、このデジタル制御部２３は、
パルス整形・方向判別手段２４、偏差カウンター２５お
よびＤ／Ａ変換器２６からなっている。さらに、１４は
前記モーター制御部（モーター制御手段）で、このモー
ター制御部１４は、減算器２７とサーボアンプ２８とか
らなっている。２９はモジュラーサーボモーターで、こ
のモジュラーサーボモーター２９は、前記サーボモータ
ー１２にタコジェネレーター３０およびパルスジェネレ
ーター３１が組み付けられたものである。前記ロードセ
ル１５は、シリンダー２ないし金型１内の樹脂からスク
リュー５を介して加わる圧力を検出し、検出値をロード
セルアンプ１６を介してＣＰＵ２２へ出力する。前記パ
ルス整形・方向判別手段２４は、ＣＰＵ２２から指令パ
ルス信号と指令符号信号とを入力するとともに、パルス
ジェネレーター３１から位置フィードバック信号を入力
する。この位置フィードバック信号は、スクリュー５の
前進および後退方向における位置に対応している。 前記偏差カウンター２５は、前記指令パルス信号と位置
フィードバック信号との偏差を求め、それに応じた速度
指令信号をモーター制御部１４に出力するものである。 このモーター制御部１４は、タコジェネレーター３０か
ら速度フィードバック信号を入力し、この速度フィード
バック信号と前記速度指令信号とに応じて、すなわち、
減算器２７により計算された速度偏差に応じてサーボモ
ーター１２を制御するものである。そして、射出工程時
には、コンピューターに予め組み込まれたプログラムお
よび作業者により設定された各種設定値に基づきＣＰＵ
２２からデジタル制御部２３に出力される指令パルス信
号および指令符号信号に応じて、サーボモーター１２が
制御される。このとき、パルスジェネレーター３１から
の位置フィードバック信号に応じて、デジタル制御部２
３からモーター制御部１４に出力される速度指令信号が
適当に変化する。これにより、スクリュー５の位置が適
当なものとなるように、サーボモーター１２が制御され
ることになる。また、スクリュー５が所定の位置まで前
進した時点、あるいは、ロードセル１５により検出され
る圧力が所定値まで高まった時点で、射出工程から保圧
工程に切り替わる。そして、保圧工程においては、圧力
制御が行われる。すなわち、例えば、ロードセル１５に
より検出される圧力が所定値に所定時間保持されるよう
に、デジタル制御部２３およびモーター制御部１４を介
してサーボモーター１２が制御される。

【０００５】しかし、このように射出工程時に速度制御
を行うのでは、樹脂の特性、金型１の温度、型構造など
の多くの外乱に影響を受けやすく、特に長時間の連続成
形での安定性が低く、高品質の製品を安定して得にくい
。そして、樹脂の特性、成形時点での金型１の状態、型
構造などの各種条件に応じて、高品質の製品を安定して
得ようとするならば、サーボモーター１２の速度とスク
リュー５の位置との関係などについて、作業者が行うべ
き設定が多くかつ複雑なものになり、成形に際しての設
定作業が面倒になる。例えば、高品質の製品を得ようと
するならば、金型１のキャビティ１ａ内において樹脂の
流れにくいところではゆっくりと充填を行い、流れやす
いところでは速く充填するといった制御が必要であるが
、従来のように射出工程時に速度制御を行うのでは、速
度切換位置の設定が厳しいものになる。また、射出工程
から保圧工程への切り替えのための設定作業も難しい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、射出工
程時に前進するスクリューを駆動する油圧シリンダー装
置を樹脂からの圧力に応じて制御する従来の成形機では
、応答性が悪いという問題点があった。また、サーボモ
ーター１２によりスクリュー５を駆動する従来の成形機
では、射出工程時に速度制御を行っていたため、各種外
乱の影響を受けて、高品質の製品を安定して得にくいと
ともに、成形に際して作業者が行うべき設定作業が面倒
になるという問題点があった。本発明は前記問題点を解
決して、各種外乱に左右されずに、高品質の同一の製品
を安定して得られるとともに、成形に際して作業者が行
うべき設定作業が簡単な成形機を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明の成形機は、樹脂溜め部と、この樹脂溜め部内
の樹脂を押圧して金型内のキャビティに充填する前進お
よび後退自在の押圧部材と、この押圧部材を駆動する電
動式サーボモーターと、この電動式サーボモーターを入
力した速度指令信号に応じて制御するモーター制御手段
と、前記樹脂溜め部ないし金型内の樹脂からの圧力を検
出する圧力検出手段と、圧力指令値設定手段と、樹脂を
キャビティに充填する射出工程時に前記圧力検出手段に
より検出された圧力と圧力指令値設定手段により予め設
定された圧力指令値との差に応じた速度指令信号を演算
してこの速度指令信号を前記モーター制御手段に出力す
る演算手段とを備えたものである。

【０００８】

【作用】前記構成により、射出工程時には、電動式サー
ボモーターの駆動により押圧部材が前進し、樹脂溜め部
内の樹脂を押圧して金型内のキャビティに充填する。こ
のとき、圧力検出手段は、樹脂溜め部ないし金型内の樹
脂からの圧力を検出し、演算手段は、圧力検出手段によ
り検出された圧力と、圧力指令値設定手段を介して予め
設定された圧力指令値との差に応じた速度指令信号を演
算してこれをモーター制御手段に出力し、このモーター
制御手段は、入力した速度指令信号に応じて電動式サー
ボモーターを制御する。このように電動式サーボモータ
ーにより押圧部材を駆動するので、圧力制御に対応でき
る応答性が得られる。そして、圧力は製品上に一番影響
を及ぼすものなので、射出工程時に前述のように圧力を
直接制御することにより、樹脂の特性、成形時点での金
型の状態あるいは型構造などの各種条件に自動的に柔軟
に対応でき、高品質の同一の製品を安定して得られると
ともに、成形に際して作業者が行うべき設定作業が少数
の圧力指令値の設定のみになって、簡単になる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図を用いて具体
的に説明する。図１および図２は本発明の一実施例を示
すもので、射出成形機の機械的構成は、図２のとおりで
、従来の電動式射出成形機と同様なので、説明を省略す
る。また、図１は、樹脂溜め部である加熱シリンダー２
内の樹脂を押圧して金型１内のキャビティ１ａに充填す
る前進および後退自在の押圧部材であるスクリュー５を
駆動する電動式サーボモーター１２の制御系４１を示し
ているが、図３に示す従来例と対応する部分には同一符
号を付してある。前記制御系４１は、コンピューターの
ＣＰＵ２２と、前記シリンダー２ないし金型１内の樹脂
からスクリュー５に加わる圧力を検出する圧力検出手段
であるロードセル１５およびロードセルアンプ１６と、
パルス整形・方向判別手段２４、偏差カウンター２５お
よびＤ／Ａ変換器２６からなるデジタル制御部２３と、
モーター制御手段であるモーター制御部１４と、前記電
動式サーボモーター１２にタコジェネレーター３０およ
びパルスジェネレーター３１が組み付けられたモジュラ
ーサーボモーター２９とに加えて、前記樹脂からの圧力
についての圧力指令値を設定する圧力指令値設定手段４
２と、演算手段である演算部４３とを有している。そし
て、従来例では、デジタル制御部２３からの速度指令信
号がモーター制御部１４に直接入力されていたのに対し
て、本実施例では、デジタル制御部２３からの速度指令
信号はいったん演算部４３に入力される。また、この演
算部４３には、ロードセル１５からロードセルアンプ１
６を介して圧力フィードバック信号が入力されるととも
に、圧力指令値設定手段４２を介して設定された圧力指
令値が入力される。そして、演算部４３は、樹脂をキャ
ビティ１ａに充填する射出工程の初期においては、デジ
タル制御部２３からの速度指令信号をそのままモーター
制御部１４に出力し、射出工程のその後においては、検
出された圧力と圧力指令値との差に応じた速度指令信号
を演算してこの速度指令信号を前記モーター制御部１４
に出力するものである。また、このモーター制御部１４
は、入力した速度指令信号に応じて前記サーボモーター
１２を制御するものである。

【００１０】つぎに、前記構成についてその作用を説明
する。作業者は、成形前に、圧力指令値設定手段４２を
介して圧力指令値を予め設定しておく。ところで、キャ
ビティ１ａの容積などの他の条件が同じならば、樹脂温
度と樹脂の圧力との望ましい関係は一意に定まる。望ま
しい関係とは、ひけの発生や過充填を防げるような関係
である。そこで、この圧力に基づいて、前記圧力指令値
を定めることができる。そして、射出工程時には、サー
ボモーター１２の駆動によりスクリュー５が金型１の方
へ前進し、シリンダー２内の溶融樹脂が押圧されて金型
１のキャビティ１ａ内に射出、充填される。この射出工
程の初期においては、デジタル制御部２３と演算部４３
とモーター制御部１４とサーボモーター１２とパルスジ
ェネレーター３１とにより位置制御ループが形成され、
デジタル制御部２３から演算部４３を介してモーター制
御部１４に出力される速度指令信号に応じて、サーボモ
ーター１２が制御される。このように射出工程の初期に
おいて位置制御ループによりサーボモーター１２を制御
するのは、このサーボモーター１２の立ち上げのためで
ある。そして、射出工程において、ロードセル１５から
ロードセルアンプ１６を介して演算部４３に出力される
圧力フィードバック値が圧力指令値に到達した時点で、
前記位置制御ループが切り離されるとともに、モーター
制御部１４と演算部４３とサーボモーター１２とロード
セル１５とにより圧力制御用のクローズドループが形成
される。すなわち、射出工程において、シリンダー２な
いし金型１内の樹脂からの圧力がある程度上昇した後は
、演算部４３が、ロードセルアンプ１６からの圧力フィ
ードバック値と圧力指令値との差に応じた速度指令信号
を演算して、これをモーター制御部１４に出力する。 具体的には、圧力が下がれば、サーボモーター１２の速
度が上がるような制御が行われる。こうして、シリンダ
ー２ないし金型１内の樹脂からの圧力が圧力指令値に保
たれるように、圧力制御が行われる。さらに、特別な切
り替えなしに、射出工程から保圧工程に移行するが、保
圧工程においては、例えば時間と圧力とに応じてサーボ
モーター１２が制御される。なお、サーボモーター１２
の駆動中、モーター制御部１４とサーボモーター１２と
タコジェネレーター３０とからなる速度制御ループは常
に働く。

【００１１】以上のように、前記実施例においては、電
動式サーボモーター１２によりスクリュー５を駆動する
ので、圧力制御に対応できる応答性が得られる。しかも
、図３に示す従来例に比べて、モーター制御部１４と演
算部４３とサーボモーター１２とロードセル１５とから
なる圧力制御用のクローズドループに介在する機器が少
ないので、より高い応答性が得られ、圧力制御をより的
確に実現できるようになる。そして、製品上に一番影響
を及ぼす圧力を直接制御することにより、樹脂の特性、
成形時点での金型の状態あるいは型構造などの各種条件
に制御系４１が自動的に柔軟に対応でき、外乱に左右さ
れることなく、高品質の同一の製品を安定して得られる
。また、前述のような圧力制御によれば、金型１のキャ
ビティ１ａ内における樹脂の流れにくいところではゆっ
くりと充填を行い、流れやすいところでは速く充填する
といった制御が、自動的に容易に行える。さらに、成形
に際して作業者が行うべき設定作業が少数の圧力指令値
の設定のみになって、簡単になる。射出工程から保圧工
程への切り替えのための設定も特に必要なく、簡単にな
る。

【００１２】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、前
記実施例では、射出成形機を例に採って説明したが、熱
硬化性樹脂用のトランスファー成形機などにも本発明を
適用できる。また、サーボモーター１２の立ち上げのた
めの前記位置制御ループは省略でき、射出工程開始時か
ら圧力制御用のクローズドループによりサーボモーター
１２を制御してもよい。

【００１３】

【発明の効果】本発明は、樹脂溜め部と、この樹脂溜め
部内の樹脂を押圧して金型内のキャビティに充填する前
進および後退自在の押圧部材と、この押圧部材を駆動す
る電動式サーボモーターと、この電動式サーボモーター
を入力した速度指令信号に応じて制御するモーター制御
手段と、前記樹脂溜め部ないし金型内の樹脂からの圧力
を検出する圧力検出手段と、圧力指令値設定手段と、樹
脂をキャビティに充填する射出工程時に前記圧力検出手
段により検出された圧力と圧力指令値設定手段により予
め設定された圧力指令値との差に応じた速度指令信号を
演算してこの速度指令信号を前記モーター制御手段に出
力する演算手段とを備えているので、圧力制御を的確に
実現でき、樹脂の特性、成形時点での金型の状態あるい
は型構造などの各種条件に自動的に柔軟に対応でき、各
種外乱に左右されずに、高品質の同一の製品を安定して
得られ、また、成形に際して作業者が行うべき設定作業
が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】射出成形機の機械的構成を示す概略図である。

【図３】従来例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１　　金型１ａ　　キャビティ ２　　加熱シリンダー（樹脂溜め部） ５　　スクリュー（押圧部材） １２　　電動式サーボモーター １５　　ロードセル（圧力検出手段） ２７　　モーター制御部（モーター制御手段）４２　　
圧力指令値設定手段 ４３　　演算部（演算手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　樹脂溜め部と、この樹脂溜め部内の樹
   脂を押圧して金型内のキャビティに充填する前進および
   後退自在の押圧部材と、この押圧部材を駆動する電動式
   サーボモーターと、この電動式サーボモーターを入力し
   た速度指令信号に応じて制御するモーター制御手段と、
   前記樹脂溜め部ないし金型内の樹脂からの圧力を検出す
   る圧力検出手段と、圧力指令値設定手段と、樹脂をキャ
   ビティに充填する射出工程時に前記圧力検出手段により
   検出された圧力と圧力指令値設定手段により予め設定さ
   れた圧力指令値との差に応じた速度指令信号を演算して
   この速度指令信号を前記モーター制御手段に出力する演
   算手段とを備えたことを特徴とする成形機。