JPH11268092A

JPH11268092A - 射出装置

Info

Publication number: JPH11268092A
Application number: JP7445398A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kumazaki; 崎洋熊; Shigeru Fujita; 田滋藤
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1998-03-23
Filing date: 1998-03-23
Publication date: 1999-10-05
Anticipated expiration: 2018-03-23
Also published as: JP3792394B2

Abstract

(57)【要約】【課題】駆動機構のモータおよびボールネジの小型
化、小容量化を達成する新しい流体圧駆動方式を採用し
た射出装置を提供する。【解決手段】樹脂材料を溶融し、射出プランジャまた
はスクリュを後退させながら溶融樹脂の計量を行い、前
記射出プランジャまたはスクリュを前進させ溶融樹脂を
射出する射出装置において、射出プランジャまたはスク
リュ１０に射出用流体圧シリンダ４０を連結し、射出用
流体圧シリンダ４０の前進側シリンダ室４３に電動機駆
動の第１のプランジャ４７を有する第１の流体圧制御用
シリンダ４５を接続するとともに、射出用流体圧シリン
ダ４０の後退側シリンダ室４４に電動機駆動の第２のプ
ランジャ５２を有する第２の流体圧制御用シリンダ４６
を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機の射出
装置に係り、特に、射出動作を行う射出用シリンダの流
体圧駆動制御を改良した射出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、射出成形機に使用される射出装置
には、油圧式の他、電動式の射出装置がある。この電動
式射出装置では、電動機の回転運動をボールネジなどの
伝動機構によって、スクリュや射出プランジャの直進運
動に変換している。

【０００３】この種の電動式射出装置では、電動機の出
力でスクリュや射出プランジャを直動する方式なので、
電動機の速度、トルクを制御することで射出速度や射出
力などを制御することができる。したがって、射出速度
や射出力の多様な変化のパターンに応じるためには、電
動機にはできるだけ大容量の電動機が必要とされてお
り、それにともないボールネジにも大容量のものが使用
されている。

【０００４】図５は、従来の電動式射出装置の一例を示
す。この電動式射出装置は、スクリュインライン式の射
出装置で、１０は、スクリュを示す。このスクリュ１０
は、樹脂の可塑化、計量を行うとともに、射出プランジ
ャとしても働くスクリュである。スクリュ１０は、バレ
ル１１に回転自在でかつ軸方向に前進および後退可能な
ように挿入されている。バレル１１の外周部には、加熱
用のヒータ１２が設けられている。成形材料の樹脂は、
バレル１１の一端部に取り付けられたホッパ１３からバ
レル１１内部に投入され、スクリュ１０の回転によって
可塑化される。１４がスクリュ１０の回転駆動部であ
る。スクリュ１０は、継手１５を介して駆動軸１６と連
結されている。ハウジング１７の内部には、駆動軸１６
を回転自在に支持するラジアル軸受１８と、射出力の反
力のスラスト荷重を受けるスラスト軸受１９が内蔵され
ている。

【０００５】２０は、駆動軸１６を駆動する電動機を示
す。この電動機の出力軸には、歯車２１が取り付けら
れ、この歯車２１と駆動軸に取り付けられている歯車２
２が噛み合っている。従って、電動機の回転動力は、歯
車２１、２２を介して駆動軸１６に伝動され、スクリュ
１０を回転させる。

【０００６】一方、射出工程では、スクリュ１０を前進
させ、計量工程ではスクリュ１０を後退させるための電
動駆動機構としては、回転駆動部１４と連結しているボ
ールネジ２４とこれに螺合しているナット２５と電動機
２６が設けられている。電動機２６の出力軸には歯車２
７が設けられ、この歯車２７がボールナット２５側に取
り付けられている歯車２８に噛み合い、電動機２６の回
転運動をボールナット２５に伝達している。

【０００７】このような電動式射出装置は、電動直動式
であり、ボールネジ２４とボールナット２５には、射出
力そのものが負荷される。このため、電動機２６には、
歯車２７、２８の減速比で決まる駆動トルクが負荷さ
れ、ボールネジ２４と電動機２６には大容量のものが必
要であった。

【０００８】図６は、スクリュ１０を前進および後退さ
せるための電動駆動機構の各要素の小型化、小容量化を
図るために、電動機３０、歯車３１、３２からなる伝達
機構、ボールナット３３、ボールネジ３４をそれぞれ二
組並列に配置した射出装置である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図６の射出装置のよう
に、並列な二組の電動駆動機構では、各組の機械的な平
行度を正確に保ち、しかも、駆動制御を完全に同期させ
る必要がある。しかし、実際問題としては、２台の電動
機３０、３０の完全な同期運転は難しい。このため、ボ
ールネジ３４、３４には、厳密にはアンバランスな推力
が負荷されて偏荷重にさらされる。そして、しだいにア
ンバランス量が拡大されて、どちらか片方のボールネジ
３４に過大な負荷がかかり、摩耗を速めるという問題が
あった。

【００１０】そこで、本発明の目的は、前記従来技術の
有する問題点を解消し、スクリュまたは射出プランジャ
の前進後退動作を射出用流体圧シリンダで行い、射出用
流体圧シリンダへ送る作動流体の方向、圧力、流量制御
する制御用シリンダのプランジャの駆動にサーボモータ
を用いることにより、駆動機構のモータおよびボールネ
ジの小型化、小容量化を達成する新しい流体圧駆動方式
を採用した射出装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、樹脂材料を溶融し、射出プランジャま
たはスクリュを後退させながら溶融樹脂の計量を行い、
前記射出プランジャまたはスクリュを前進させ溶融樹脂
を射出する射出装置において、射出プランジャまたはス
クリュに射出用流体圧シリンダを連結し、前記射出用流
体圧シリンダの前進側シリンダ室に電動機駆動の第１の
プランジャを有する第１の流体圧制御用シリンダを接続
するとともに、前記射出用流体圧シリンダの後退側シリ
ンダ室に電動機駆動の第２のプランジャを有する第２の
流体圧制御用シリンダを接続したことを特徴とするもの
である。

【００１２】前記の構成において、本発明は、第１流体
圧制御用シリンダは、前記第１プランジャに連結する第
１ボールネジと、この第１ボールネジを回転駆動する第
１のサーボモータとを有し、前記第２流体圧制御用シリ
ンダは、第２プランジャに連結する第２ボールネジと、
この第２ホールネジを回転駆動する第２のサーボモータ
とを有し、一方の前記プランジャが最前進位置にあると
きに、他方の前記プランジャは最後退位置にあるように
構成される。

【００１３】また、本発明は、前記第１サーボモータと
第２サーボモータをそれぞれ単独に、または両方を同時
に動作させ、第１プランジャと第２プランジャを互いに
逆方向に進退させ、前記射出用流体圧シリンダに作動流
体の流量、圧力を制御し給排する流体圧制御手段を備え
ることを特徴とする。

【００１４】前記流体圧制御手段は、前記射出用流体圧
シリンダの前進側シリンダ室の作動流体の圧力を検出す
る第１の圧力検出手段と、前記射出用流体圧シリンダの
後退側シリンダ室の作動流体の圧力を検出する第２の圧
力検出手段と、前記射出用流体圧シリンダの前進側シリ
ンダ室または後退側シリンダ室の圧力の目標値をそれぞ
れ設定する手段と、前記第１圧力検出手段または第２圧
力検出手段からフィードバックした検出圧力と目標値と
を比較し、射出用流体圧シリンダの前進側シリンダ室ま
たは後退側シリンダ室の作動流体の圧力が目標値になる
ように第１サーボモータと第２サーボモータの速度を同
時に制御し、または、目標値が設定された方のシリンダ
室の作動流体の圧力を当該圧力検出手段からフィードバ
ックし、圧力が目標値になるように第１または第２サー
ボモータの速度を制御するサーボ制御手段とからなり、
射出用流体圧シリンダへ供給する作動流体、排出する作
動流体の圧力、流量がサーボモータの操作を通じて正確
にフィードバック制御される。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による射出装置の一
実施形態について、添付の図面を参照して説明する。図
１は、本実施の形態による射出装置の構成を示す断面図
である。この射出装置では、図５及び図６の従来の射出
装置と共通する構成要素には同一の参照番号を付してい
る。

【００１６】スクリュ１０は、樹脂の可塑化、計量を行
うとともに、射出プランジャとしても働くスクリュであ
る。スクリュ１０は、バレル１１に回転自在でかつ軸方
向に前進および後退可能なように挿入されている。バレ
ル１１の外周部には、加熱用のヒータ１２が設けられて
いる。成形材料の樹脂は、バレル１１の一端部に取り付
けられたホッパ１３からバレル１１内部に投入され、ス
クリュ１０の回転によって可塑化される。

【００１７】１４がスクリュ１０の回転駆動部である。
スクリュ１０は、継手１５を介して駆動軸１６と連結さ
れている。ハウジング１７の内部には、駆動軸１６を回
転自在に支持するラジアル軸受１８と、射出力の反力の
スラスト荷重を受けるスラスト軸受１９が内蔵されてい
る。

【００１８】２０は、駆動軸１６を駆動する電動機を示
す。この電動機の出力軸には、歯車２１が取り付けら
れ、この歯車２１と駆動軸に取り付けられている歯車２
２が噛み合っている。従って、電動機の回転動力は、歯
車２１、２２を介して駆動軸１６に伝動され、スクリュ
１０を回転させる。

【００１９】４０は、射出用の流体圧シリンダ、この実
施形態では作動流体として圧油を使用する油圧シリンダ
である。射出用油圧シリンダ４０にはピストン４１が摺
動自在に嵌合し、ピストンロッド４２は、スクリュ１０
の回転駆動部１４と連結されている。射出用油圧シリン
ダ４０のシリンダ室は、ピストン４１によってヘッド側
のシリンダ室４３とロッド側のシリンダ室４４とに区画
されている。本実施形態では、ヘッド側のシリンダ室４
３はスクリュ１０を前進させる方の（前進側）シリンダ
室であり、ロッド側のシリンダ室４４は、スクリュ１０
を後退させる方の（後退側）シリンダ室である。

【００２０】なお、射出用油圧シリンダ４０の組み込み
態様には、シリンダ本体のヘッド側を回転駆動部１４に
連結するようにすることもある。この場合は、ロッド側
シリンダ室４４が前進側シリンダ室になり、ヘッド側シ
リンダ室４３が後退側シリンダ室になる。

【００２１】４５は、射出用油圧シリンダ４０のヘッド
側シリンダ室４３のポートに接続されている第１の油圧
制御用シリンダである。４６は、射出用油圧シリンダ４
０のロッド側シリンダ室４４のポートに接続されている
第２の油圧制御用シリンダである。

【００２２】射出用油圧シリンダ４０のヘッド側のシリ
ンダ室４３へ作動油を供給、排出する第１油圧制御用シ
リンダ４５には、第１のプランジャ４７が摺動自在に嵌
合している。この第１プランジャ４７には、雌ねじの形
成された軸孔を持っており、この軸孔に第１のボールネ
ジ４８が螺合するようになっている。この第１ボールネ
ジ４８は、第１のサーボモータ５０により回転駆動され
るもので、カップリング５１を介して第１サーボモータ
５０の駆動軸と連結されている。

【００２３】一方、射出用油圧シリンダ４０のロッド側
のシリンダ室４４へ作動油を供給、排出する第２油圧制
御用シリンダ４６は、この実施形態では、第１油圧制御
用シリンダ４５と同じシリンダ径とシリンダストローク
をもったシリンダであるが、異なるサイズのシリンダで
あってもよい。第２プランジャ５２の軸孔には第２のボ
ールネジ５３が螺合するようになっている。この第２ボ
ールネジ５３は、カップリング５５を介して第２サーボ
モータ５４の駆動軸と連結されている。

【００２４】なお、本実施形態では、第１サーボモータ
５０、第２サーボモータ５４から伝えられる回転運動
は、それぞれ直接第１ボールネジ４８、第２ボールネジ
５３により直線運動に変換して第１プランジャ４７、第
２プランジャ５２に伝達するようにしているが、ボール
ネジ４８、５３とプランジャ４７、５２の間には他の伝
動要素を介して直線運動を伝達するようにしてもよい。

【００２５】このように射出用油圧シリンダ４０には、
従来の油圧ユニットのように油圧ポンプ、方向切換弁や
圧力制御弁、流量制御弁などから構成される油圧回路を
用いずに、直接、第１油圧制御用シリンダ４５または第
２油圧制御用シリンダ４６で加圧された圧油が供給され
る。スクリュ１０を前進させる場合には、第１サーボモ
ータ５０が第１プランジャ４７を前進させ、圧油をヘッ
ド側シリンダ室４３に送るとともに、第２サーボモータ
５４が第２プランジャ５２を後退させ、ロッド側シリン
ダ室４４の圧油を排出させる。また、第２サーボモータ
５４は運転せず、第１サーボモータ５０だけを単独に動
作させることによっても、スクリュ１０を前進させるこ
とができる。この場合には、第２サーボモータ５４はト
ルクは発生しないフリーな状態なので、第２プランジャ
５２は、ロッド側シリンダ室４４から第２油圧制御用シ
リンダ４６に戻された作動油に押されて後退するように
なっている。スクリュ１０を後退させる場合は、前進の
ときと反対の動作をするようになっている。

【００２６】射出力は、射出用油圧シリンダ４０の容量
によるが、圧油を第１プランジャ４７、第２プランジャ
５２で直接加圧するため、ピストン４１の受圧面積とプ
ランジャの受圧面積との比に力が拡大されるので、射出
用油圧シリンダ４０のピストン径にくらべて小さな直径
の第１プランジャ４７、第２プランジャ５２を使用する
ことができる。その場合、必要な射出力との関係で射出
用油圧シリンダ４０のピストン径に対して適切な径を選
択すればよい。

【００２７】図１では、射出動作を開始する位置にそれ
ぞれ第１プランジャ４７と第２プランジャ５２がある。
すなわち、第１プランジャ４７が最後退位置にあるとき
には、第２プランジャ５２は最前進位置にある。また、
計量工程では、これとは逆に、第１プランジャ４７が最
前進位置にあり、第２プランジャ５２が最後退位置にあ
る。第１プランジャ４７と第２プランジャ５２は、各工
程を通じて、一方が前進すれば他方は後退するというよ
うに反対方向に移動するようになっている。

【００２８】このような第１プランジャ４７と第２プラ
ンジャ５２を駆動する第１サーボモータ５０、第２サー
ボモータ５４を同時にまたは一方を制御し、射出用油圧
シリンダ４０へ供給する圧油の圧力、流量、方向を制御
するための油圧制御のブロック線図を図２に示す。

【００２９】図２において、６０は、数値制御装置の演
算装置を示す。この演算装置６０は、射出速度の変化の
パターンについて予め定めた速度プログラムＰから速度
指令を演算する。この場合、射出速度、つまりスクリュ
１０の前進速度は、射出用油圧シリンダ４０のピストン
４１の移動速度と同じである。射出速度と前進する第１
プランジャ４７の移動速度とは、ピストン４１のヘッド
側シリンダ室４３における受圧面積と、第１プランジャ
４７の受圧面積の比に反比例する関係にある。また、射
出速度と後退する第２プランジャ５２の移動速度は、ピ
ストン４１のロッド側シリンダ室４４における受圧面積
と、第２プランジャ５２の受圧面積の比に反比例する関
係にある。また、射出速度は、射出用油圧シリンダ４０
に供給する圧油の流量と対応するので、射出速度が決ま
れば、第１プランジャ４７の前進速度、第２プランジャ
５２の後退速度も決まり、それぞれ第１サーボモータ５
０、第２サーボモータ５４に与えるべき速度指令も一義
的に定まる。速度プログラムＰは、このような関係とそ
の製品ごとの射出条件に応じて予め設定されて数値制御
装置に入力される。

【００３０】演算装置６０で演算された速度指令は、そ
れぞれ第１サーボモータ５０、第２サーボモータ５４を
制御するサーボコントローラ６１、６２に分配されて入
力される。サーボコントローラ６１、６２は、それぞれ
第１サーボモータ５０、第２サーボモータ５４からフィ
ードバックした速度が速度指令に一致するようにトルク
指令を与える。

【００３１】なお、第２サーボモータ５４を運転しない
でトルクのかからない状態にしておく場合には、速度プ
ログラムＰは、射出速度に対応する速度指令を第１サー
ボモータ５０にだけ与える。

【００３２】一方、射出用油圧シリンダ４０には、ヘッ
ド側のシリンダ室４３の圧油の圧力を検出する圧力検出
器６４と、ロッド側のシリンダ室４４の圧油の圧力を検
出する圧力検出器６５が設けられており、それぞれ出力
がフィードバックされて圧力設定器６６、６７によって
設定される目標圧力値と比較する圧力制御のループが構
成されている。それぞれ圧力の検出値と目標値との偏差
は、速度指令に加算されて速度指令が補正されるように
なっている。

【００３３】以下、射出装置の動作と関連させながら、
油圧制御の内容について説明する。図３は、スクリュー
１０の位置と射出用シリンダ４０の圧力の関係を表した
図である。この図３において、Ｐａは、射出用シリンダ
４０のヘッド側シリンダ室４３の圧油の圧力を示し、Ｐ
ｂは、ロッド側シリンダ４４の圧油の圧力を示す。図３
（ａ）に示すように、射出工程において、第１サーボモ
ータ５０により第１油圧制御シリンダ４５だけを駆動し
てスクリュ１０を前進させる場合には、ヘッド側シリン
ダ室４３の圧力Ｐａは、射出圧力の目標圧力Ｐに設定さ
れ、ロッド側シリンダ室４４の圧力については制御しな
いので、目標値は設定されない。

【００３４】速度プログラムＰに基づいて、演算装置６
０は、第１サーボモータ５０のサーボコントローラ６１
には所定の速度指令を与えるが、第２サーボモータ５４
には、トルクフリーで回転するように、速度指令は与え
られない。

【００３５】そこで、第１サーボモータ５０に駆動され
て第１プランジャ４７が前進すると、第１油圧制御用シ
リンダ４５の圧油は加圧されて、この圧油が射出用シリ
ンダ４０のヘッド側シリンダ室４３に供給されて、スク
リュ１０が前進する。他方、ロッド側シリンダ室４４の
作動油は、第２油圧制御用シリンダ４６に排出されて、
それにともない第２プランジャ５２は後退しながら、ト
ルクゼロでフリーに回転できる状態にある第２サーボモ
ータ５４を逆転させる。こうしてスクリュー１０は、ヘ
ッド側シリンダ室４３の圧力Ｐａがピストン４１のヘッ
ド側の受圧面積に作用する力を射出力として樹脂を金型
内に射出する。

【００３６】金型内では樹脂流動に対する抵抗があり、
スクリュ１０の受ける負荷に変動がある。この負荷の変
動によって、射出用油圧シリンダ４０のヘッド側シリン
ダ室４３の圧油の圧力にも変動が生じる。このヘッド側
シリンダ室４３の圧油の圧力は、圧力検出器６４により
検出される。そして、検出圧力はフィードバックされ
て、この検出圧力は圧力設定器６６で設定してある設定
値Ｐａと比較される。その偏差は速度指令に加えられ、
検出圧力が設定値よりも高い場合は、サーボコントロー
ラ６１は、第１サーボモータ５０に与えるトルク指令入
力の大きさを減じる。これによりトルクが減少し、ヘッ
ド側シリンダ室４３の圧油の圧力は下がり目標値Ｐａに
なるように制御される。他方、検出圧力が目標値Ｐａよ
りも低い場合は、速度指令は変えずにそのままで第１サ
ーボモータ５０の速度制御を継続する。

【００３７】次に、射出工程において、第１サーボモー
タ５０、第２サーボモータ５４を共に駆動してスクリュ
１０を前進させる場合には、図３（ｂ）に示すように、
射出用油圧シリンダ４０のヘッド側シリンダ室４３の圧
油の圧力はＰａに設定され、ロッド側シリンダ室４４の
圧油の圧力はＰｂに設定される。

【００３８】前述と同じようにして、第１サーボモータ
５０は、第１プランジャ４７を前進させ、第２サーボモ
ータ５４は、第２プランジャ５２を後退させる。そし
て、第１油圧制御用シリンダ４５から圧油が供給される
ヘッド側のシリンダ室４３の圧力は、前述したのと同じ
ようにして圧力目標値のＰａを越えないように制御され
る。第２油圧制御用シリンダ４６に圧油が排出されるロ
ッド側シリンダ室４４の圧力は、負圧の目標圧力Ｐｂに
一致するようにフィードバック制御される。

【００３９】このように、第２サーボモータ５４により
第２プランジャ５２を後退させてロッド側シリンダ室４
４の圧力を負圧に保つことにより、第１サーボモータ５
０とともに第２サーボモータ５４にも射出力の負荷を担
わせることができる。

【００４０】この負荷の負担割合は、目標圧力ＰａとＰ
ｂの比であるため、例えば、両者を絶対値で１対１にす
れば負荷を等分に分担させることができる。また、この
ように、ロッド側シリンダ室４４の圧力を負圧に設定し
て、目標圧力の設定値の大きさに応じて第１サーボモー
タ５０と第２サーボモータ５４で負荷を分担できるとい
うことは、サーボモータ５０、５４を小容量化できるこ
とにつながる。また、２台のサーボモータの運転を厳密
に同期させる必要はなく、それぞれ目標圧力に一致する
ように運転すればよいため、モータの動力を伝達するボ
ールネジ４８、５３に過負荷を本来的にかからなくする
ことができる。

【００４１】以上、射出工程におけるサーボモータ５
０、５４による射出用油圧シリンダ４０の圧力制御を単
純化して説明したが、次に、射出速度との関連について
図４を参照しながら説明する。

【００４２】図４は、射出速度をＶｐで示すような段階
的に変化するように制御しながらスクリュ１０を前進さ
せて射出を行うときの、射出圧力Ｐの変化を示す図であ
る。実際の射出工程では、Ｖｐで示すように射出速度が
変化するように射出動作が必要とされる。このような射
出速度のパターンに応じて、速度プログラムＰを作成し
て演算装置６０に入力する。演算装置６０は、この速度
プログラムから、曲線Ｖｐで示すような射出速度の変化
を実現するための速度指令をそれぞれ第１サーボモータ
５０と第２サーボモータ５４の両方に与え、第１プラン
ジャ４７と第２プランジャ５２の移動速度、つまり第１
油圧制御用シリンダ４５から射出用油圧シリンダ４０に
送る圧油の流量と第２油圧制御用シリンダ４６に戻す圧
油の流量を制御する（第１サーボモータだけを運転する
場合には、第１油圧制御用シリンダ４５から射出用油圧
シリンダ４０のヘッド側シリンダ室４３に送る圧油の流
量を制御する。）。

【００４３】このような射出速度の変化にともなう樹脂
の流動抵抗の変化により、圧力損失等が生じて実際にス
クリュ１０が樹脂に加える射出圧力はＰで示すように変
化する。この間、第１サーボモータ５０と第２サーボモ
ータ５４で射出力の負荷を等分に分担するためには、速
度指令Ｖｐで指令されている第１サーボモータ５０と第
２サーボモータ５４をトルクの絶対値が等しくなるよう
に制御すればよい。

【００４４】このように成形品の品質要求に応じて、射
出速度を変化させて樹脂を射出する場合、流動抵抗その
他の負荷の急激な増大により、圧力の制御が追従できず
に、例えば、位置ｘ１で急に射出圧力が増大することが
あり得る。この事態を放置すると、サーボモータ５０、
５４に異常な負荷がかかるため、次のようにして、圧力
が最大圧力を越えないように負荷の急上昇により圧力が
増大する方のヘッド側シリンダ室４３の圧力が最大圧力
を越えないように過負荷を防止することができる。

【００４５】この場合、ヘッド側シリンダ室４３の圧力
を検出する圧力検出器６４の出力は、比較部７０を介し
て演算装置６０にフィードバックされる。この比較部７
０では、最大圧を設定するための最大圧設定器７１で設
定した設定値Ｐｓと、検出圧力Ｐａとが比較され、圧力
上昇が監視される。もし、検出圧力Ｐａが急激に増大し
設定値Ｐｓに達したら、演算装置６０はその比較結果に
基づいて、第１サーボモータ５０のサーボコントローラ
６１に速度を減少させる速度指令を出力する。これによ
り、第１プランジャ４８の前進速度が遅くなり、射出速
度は例えば、図４でＶｐ1で示すように減少し、圧力の
上昇を防ぐことができる。

【００４６】別の方法としては次のようにしてもよい。
すなわち、検出圧力Ｐａが急激に増大し設定値Ｐｓに達
したら、演算装置６０は、その比較結果に基づいて、第
２サーボモータ５４のサーボコントローラ６２に、速度
プログラムＰで指令された後退速度とは関わりなく、強
制的に第２プランジャ５２を速い速度で後退させるため
の速度指令を与えるようにしてもよい。また、上記の速
度指令の制御を第１サーボモータ５０と第２サーボモー
タ５４の両方について同時に行うようにしてもよい。

【００４７】次に、計量工程での動作について説明す
る。射出工程が完了すると、次の成形サイクルで射出す
る樹脂材料を可塑化しこれを計量する工程に移る。この
計量工程では、スクリュ１０を電動機２０により回転さ
せ、スクリュ１０の螺旋の溝を通って移送される樹脂材
料をヒータ１２の加熱と、回転するスクリュ１０から受
けるせん断エネルギによって溶融させる。スクリュ１０
の先端に送られた溶融樹脂の圧力を受けて、スクリュ１
０は後退する。

【００４８】このスクリュ１０が後退する間は、溶融樹
脂を混練するために、図３（ｃ）で示すように、射出用
油圧シリンダ４０のヘッド側シリンダ室４３の圧油の圧
力をＰａに設定し、これを背圧としてスクリュ１０に加
える。

【００４９】この計量工程では、第２サーボモータ５４
は運転せずにトルクフリーで回転するようにしておき、
第１サーボモータ５０に所定の速度指令を与えて回転さ
せる。そして、スクリュ１０が後退する間は、ヘッド側
シリンダ室４３の検出圧力をフィードバックし、検出圧
力が目標圧力Ｐａに一致するように速度指令がサーボコ
ントローラ６１に与えられ、サーボコントローラ６１
は、第１サーボモータ５０に目標圧力に一致させるよう
なトルク指令を出力する。こうして、第１プランジャ４
７は後退して、圧油が第１油圧制御用シリンダ４５に排
出されるが、ヘッド側シリンダ室４３では圧力が設定値
にＰａに保たれ、この圧力が背圧としてスクリュ１０に
作用する。

【００５０】他方、ロッド側シリンダ室４４では、ピス
トン４１の後退により減圧されるので、第２油圧制御用
シリンダ４６内の作動油はロッド側シリンダ室４４に吸
引され、これにより、第２プランジャ５２は前進する。

【００５１】以上、本発明について、スクリュインライ
ン式の射出装置に本発明を適用した実施形態を挙げて説
明したが、スクリュプリプラタイプやプランジャタイプ
の射出装置のように、射出用流体圧シリンダに連結した
射出プランジャを前進させて溶融樹脂を射出する形式の
射出装置にも同じようにして本発明を適用することがで
きる。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、以下のような効果が得られる。射出用流体圧
シリンダの作動流体を電動駆動のプランジャで直接加圧
する流体圧制御用シリンダで供給するようにしているの
で、プランジャ径を適切な小さい径に選択することによ
り、プランジャの駆動機構を小型化し、既存の流体圧式
射出装置を利用してコンパクトに構成することができ
る。

【００５３】また、それぞれプランジャを駆動する電動
機としてはサーボモータを用い、各サーボモータを連動
させて射出用流体圧シリンダに供給する作動流体の流
量、圧力を容易に正確に制御することができる。そし
て、スクリュまたは射出プランジャにかかる射出力の負
荷をそれぞれサーボモータで分担できるため、前記のプ
ランジャ径の選択と相俟って大容量のサーボモータを必
要としない。

【００５４】しかも、後退側のシリンダ室の負圧の大き
さに応じて負荷の負担割合を変えられることや、制御対
象が射出用流体圧シリンダへ給排する作動流体の圧力、
流量であるため、機械的な駆動伝達を並列した機構にく
らべて２台のサーボモータの厳密な同期運転を必要とせ
ず、誤差は圧力のフィードバック制御の制御ループの中
で吸収され、ボールネジに異常な過負荷を与えて摩耗を
速めることを回避できる。また、負荷の変動に伴う急激
な圧力上昇を防ぐために最大圧を越えないように圧力を
制御することも容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による射出装置の一実施形態を示す断面
図。

【図２】本発明による射出装置の射出用流体圧シリンダ
に供給する作動流体の圧力、流量等を制御する制御のブ
ロック線図。

【図３】スクリュ位置と射出用流体圧シリンダの設定圧
力の関係を示す図。

【図４】射出工程におけるスクリュ位置と速度変化およ
び射出圧力の変化を示す図。

【図５】従来の電動式射出装置の構成を示す断面図。

【図６】従来の電動式射出装置の他の例の構成を示す断
面図。

【符号の説明】

１０スクリュ１１バレル１２ヒータ１３ホッパ１４回転駆動部１６駆動軸２０電動機４０射出用油圧（流体圧）シリンダ４１ピストン４３前進側シリンダ室４４後退側シリンダ室４５第１油圧（流体圧）制御用シリンダ４６第２油圧（流体圧）制御用シリンダ４７第１プランジャ４８第１ボールネジ５０第１サーボモータ５２第２プランジャ５３第２ボールネジ５４第２サーボモータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂材料を溶融し、射出プランジャまたは
スクリュを後退させながら溶融樹脂の計量を行い、前記
射出プランジャまたはスクリュを前進させ溶融樹脂を射
出する射出装置において、射出プランジャまたはスクリュに射出用流体圧シリンダ
を連結し、前記射出用流体圧シリンダの前進側シリンダ室に電動機
駆動の第１のプランジャを有する第１の流体圧制御用シ
リンダを接続するとともに、前記射出用流体圧シリンダ
の後退側シリンダ室に電動機駆動の第２のプランジャを
有する第２の流体圧制御用シリンダを接続したことを特
徴とする射出装置。
【請求項２】前記第１流体圧制御用シリンダは、前記第
１プランジャに連結する第１ボールネジと、この第１ボ
ールネジを回転駆動する第１のサーボモータとを有し、前記第２流体圧制御用シリンダは、第２プランジャに連
結する第２ボールネジと、この第２ホールネジを回転駆
動する第２のサーボモータとを有し、一方の前記プランジャが最前進位置にあるときに、他方
の前記プランジャは最後退位置にあるようにしたことを
特徴とする請求項１に記載の射出装置。
【請求項３】前記第１サーボモータと第２サーボモータ
をそれぞれ単独に、または両方を同時に動作させ、第１
プランジャと第２プランジャを互いに逆方向に進退さ
せ、前記射出用流体圧シリンダに作動流体の流量、圧力
を制御し給排する流体圧制御手段を備えることを特徴と
する請求項２に記載の射出装置。
【請求項４】前記流体圧制御手段は、前記射出用流体圧シリンダの前進側シリンダ室の作動流
体の圧力を検出する第１の圧力検出手段と、前記射出用流体圧シリンダの後退側シリンダ室の作動流
体の圧力を検出する第２の圧力検出手段と、前記射出用流体圧シリンダの前進側シリンダ室、後退側
シリンダ室の圧力の目標値をそれぞれ設定する手段と、前記第１圧力検出手段または第２圧力検出手段からフィ
ードバックした検出圧力と目標値とを比較し、射出用流
体圧シリンダの前進側シリンダ室または後退側シリンダ
室の作動流体の圧力が目標値になるように第１サーボモ
ータと第２サーボモータの速度を同時に制御し、また
は、目標値が設定された方のシリンダ室の作動流体の圧
力を当該圧力検出手段からフィードバックし、圧力が目
標値になるように第１または第２のサーボモータの速度
を制御するサーボ制御手段と、を具備することを特徴と
する請求項３に記載の射出装置。
【請求項５】射出工程では、前記サーボ制御手段は、前
記第１サーボモータだけを動作させ、前記射出用流体圧
シリンダの前進側シリンダ室の圧力を目標値になるよう
に制御することを特徴とする請求項４に記載の射出装
置。
【請求項６】射出工程では、前記射出用流体圧シリンダ
の後退側シリンダ室の圧力が負圧に設定され、前記サー
ボ制御手段は、前記後退側シリンダ室の負圧の大きさに
応じて射出力の負荷を第１サーボモータと第２サーボモ
ータとで分担するように、両シリンダ室の圧力を同時に
制御することを特徴とする請求項４に記載の射出装置。
【請求項７】前記射出用流体圧シリンダの前進側シリン
ダ室の作動流体の圧力が、予め設定された最大圧を越え
ないようにそれぞれ第１サーボモータまたは第２サーボ
モータをそれぞれ単独にまたは両者を同時に制御する過
負荷防止手段を有することを特徴とする請求項４に記載
の射出装置。