JP2002028960A - 射出成形機のスクリュ制御方法 - Google Patents

射出成形機のスクリュ制御方法

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JP2002028960A JP2000216133A JP2000216133A JP2002028960A JP 2002028960 A JP2002028960 A JP 2002028960A JP 2000216133 A JP2000216133 A JP 2000216133A JP 2000216133 A JP2000216133 A JP 2000216133A JP 2002028960 A JP2002028960 A JP 2002028960A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 射出成形機において、射出の際、充填工程か
ら保圧工程に移行するときに発生するサージ圧を抑える
ことにより、製品の品質を安定させる。 【解決手段】 スクリュを計量完了位置から時間間隔毎
に位置指令を更新しながら充填工程に対応する速度で移
動させる。これと並行してスクリュが保圧開始位置に到
達したか否かについてモニターする。スクリュが保圧開
始位置に到達したとき、充填工程から保圧工程に移行
し、次回の位置指令としてその時の位置指令から予め設
定された補正量を加えた値を与えて、スクリュを減速ま
たは後退させる。保圧工程に移行後、再度、時間間隔毎
に位置指令を更新しながら、保圧工程に対応する速度で
スクリュを移動させる。これと並行して予め設定された
射出時間または保圧時間に到達したか否か及びスクリュ
が前進限に到達したか否かについてモニターし、上記の
いずれかに到達したとき、スクリュを停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機のスク
リュ制御方法に係り、特に、スクリュを前進させて加熱
バレル内に貯えられた溶融樹脂を金型内に充填する過程
で、充填工程から保圧工程に移行する際のサージ圧力の
発生を抑制するためのスクリュ制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】射出成形機では、内部にスクリュを備え
た加熱バレルを使用し、スクリュを回転させて加熱バレ
ル内に樹脂を導入すると同時に樹脂を溶融し（「計量工
程」と呼ぶ）、次いで、スクリュを前進させて金型内に
溶融樹脂を射出（「射出工程」と呼ぶ）している。射出
工程は、スクリュを所定の速度で前進させる充填工程
と、予め設定された位置（「保圧開始位置」と呼ぶ）に
スクリュが到達したところで、金型内の樹脂の圧力を所
定の圧力に維持できるようにスクリュの速度を制御する
保圧工程に分かれる。
【０００３】この様な従来のスクリュ制御方法に関して
は、次の様な問題があった。即ち、樹脂の充填を高速で
行う必要がある場合、従来の制御方法ではスクリュの前
進方向の慣性力を抑え切れないので、保圧工程に切り換
わったところで大きなサージ圧が発生する。サージ圧が
発生すると、保圧工程に切り換わった後での金型内の樹
脂の圧力が不安定になる。その結果、射出成形製品の品
質が安定せず、歩留まりにも悪い影響を及ぼす。また、
金型を損傷することもある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の様な
射出成形機における従来のスクリュ制御方法の問題点に
鑑み成されたものであり、本発明の目的は、射出工程に
おいて充填工程から保圧工程に移行するときのサージ圧
の発生を抑え、これによって、高速で樹脂の充填を行っ
た場合にも射出成形製品の品質を安定させ、金型の損傷
を抑制することができるスクリュ制御方法を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の射出成形機のス
クリュ制御方法は、内部にスクリュを備えた加熱バレル
内に樹脂を導入して溶融した後、充填工程に移行し、位
置指令に従ってスクリュを移動させることにより樹脂を
金型内に充填し、次いで、保圧工程に移行し、位置指令
に従ってスクリュを移動させることにより金型内の樹脂
の圧力を所定の圧力に維持する射出成形機のスクリュ制
御方法において、充填工程から保圧工程に移行する際、
その時点の位置指令よりも予め設定された補正量だけ後
退させた位置指令をフィードバック基準入力信号として
与え、次いで、位置指令に従ってスクリュを移動させる
ことを特徴とする。
【０００６】ここで、スクリュの移動は射出工程の全体
では前進が主体となるが、個々の制御時（典型的には充
填工程から保圧工程に移行した直後など）の状態によっ
てはスクリュが後退することもあるので、「移動」とは
前進または後退を意味する。
【０００７】本発明の方法においては、所定のモニタリ
ング値が保圧工程への切換条件に到達したときに、充填
工程から保圧工程に移行する。
【０００８】より具体的には、充填工程で前記スクリュ
を移動させているとき、所定のモニタリング値が保圧工
程への切換条件に到達したか否かについてモニターし、
前記保圧切換条件に到達する前は、フィードバック基準
入力信号としてスクリュ位置を順次、更新するととも
に、その位置指令に従ってスクリュを移動させ、前記保
圧切換条件に到達するまでこれを繰り返し、前記保圧切
換条件に到達した直後に、フィードバック基準入力信号
として、その時点の位置指令よりも予め設定された補正
量だけ後退させた位置指令を与え、次いで、保圧工程に
移行し、フィードバック基準入力信号としてスクリュ位
置を順次、更新しながら、スクリュを移動させる。
【０００９】本発明の方法においては、所定の時間が経
過したとき、または、前記スクリュが前進限に到達した
とき、前記スクリュを停止させる。上述したように射出
成形機における射出工程は、射出開始から保圧切換まで
の充填工程と保圧開始から保圧終了までの保圧工程に分
かれる。上記のスクリュを停止する要件となる所定の経
過時間とは、射出開始から保圧終了までの時間として設
定した射出工程全体の時間（「射出時間」と呼ぶ）、ま
たは保圧開始から保圧終了までの時間として設定した保
圧工程の時間（「保圧時間」と呼ぶ）を意味する。
【００１０】上述したモニタリング値としては例えば以
下のものが挙げられる。すなわち、（１）スクリュ位置
検出器により検出されるスクリュ位置、（２）金型内に
設けた樹脂圧センサにより検出される金型内樹脂圧力、
（３）バレル内またはノズル内に設けた樹脂圧センサに
より検出されるバレル先端側の樹脂圧力、（４）射出圧
力検出器により検出されるスクリュの射出圧力、（５）
射出駆動モータ（サーボモータ）の駆動トルクまたは駆
動電流、（６）射出開始から保圧切換までの時間として
設定した充填工程の時間（「充填時間」と呼ぶ）などで
ある。
【００１１】そして、上記（１）〜（６）から任意に選
択される所定のモニタリング値が保圧切換条件に到達し
た直後に、フィードバック基準入力信号として、その時
点の位置指令よりも予め設定された補正量だけ後退させ
た位置指令（保圧開始時補正量）を与えると、スクリュ
は減速し、さらには後退することもある。スクリュの減
速または後退の度合は、保圧工程への切換時点における
スクリュ速度および保圧開始時補正量に応じて変化す
る。例えば、スクリュ速度が小さく、保圧開始時補正量
が大きい場合には、スクリュが後退する可能性がある。
【００１２】本発明の射出成形機のスクリュ制御方法に
よれば、射出の際、所定のモニタリング値が保圧工程へ
の切換条件に到達したとき、一時的に、スクリュの位置
指令として前記補正量だけ後退させた位置指令を指示す
ることによって、スクリュを減速または後退させること
ができる。これによって、サージ圧の発生を抑えること
ができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明に基づくスクリュ制御方法
について、図面を用いて説明する。なお、この実施形態
では、スクリュ位置検出器により検出されるスクリュ位
置をモニターすることにより、保圧工程への切換時点を
判定している。
【００１４】図１に、電動式射出成形機に本発明の制御
方法を適用する場合の装置及び制御システムの構成の例
を示す。図中、１は加熱バレル、２はスクリュ、３はホ
ッパ、５は計量駆動モータ、６は射出駆動モータ、２０
は制御システムを表す。
【００１５】加熱バレル１の内部には、スクリュ２が組
み込まれている。加熱バレル１の後端部（図においては
右側）の近傍の側面には、ホッパ３が接続されている。
加熱バレル１の先端部（図においては左側）は、金型
（図示せず）の背面に接続される。成形材料９は、樹脂
を粒状に成形したものであって、ホッパ３から加熱バレ
ル１内に導入され、加熱バレル１内で加熱、溶融、混練
されて加熱バレル１の先端側に蓄積（計量）された後、
金型内に射出される。
【００１６】スクリュ２の後端部には、計量駆動モータ
５及び射出駆動モータ６が接続されている。計量駆動モ
ータ５は、計量の際、加熱バレル１内でスクリュ２を回
転させる。これにより、ホッパ３から樹脂９が加熱バレ
ル１内に導入される。導入された樹脂９は、加熱、溶
融、混練されてスクリュ２の前端側へ送られ、加熱バレ
ル１の先端側に蓄えられる。これに伴い、加熱バレル１
先端内の樹脂の圧力によってスクリュ２が後退し、おお
むね後退量に応じた量の溶融樹脂が加熱バレル１の先端
側に蓄えられる。射出駆動モータ６は、射出の際、スク
リュ２を加熱バレル１内で前進させて溶融樹脂を金型内
に充填する。
【００１７】計量駆動モータ５のシャフトには、スクリ
ュ２の回転数を検出するスクリュ回転数検出器１１が取
り付けられている。射出駆動モータ６のシャフトには、
スクリュ２の軸方向位置を検出するスクリュ位置検出器
１２が取り付けられている。スクリュ２の後端部には、
射出圧力検出器１３が取り付けられている。射出圧力検
出器１３は、スクリュ２によって加熱バレル１の先端側
に蓄えられた成形材料９（溶融樹脂）に与えられる射出
圧力を、スクリュ２の後端部に作用する反力から検出す
る。
【００１８】図１に示されているように、この電動式射
出成形機の制御システム２０は、計量駆動用アンプ２
１、射出駆動用アンプ２２、センサ入力部２３、演算部
２４、及びＭＭＩ／Ｆ（マンマシン・インタフェース）
２５、及び制御出力部２６から構成されている。
【００１９】計量駆動用アンプ２１は、スクリュ回転数
検出器１１によって検出されたスクリュ２の回転数のデ
ータを取り込み、計量駆動モータ５の動きを制御すると
ともに、計量駆動モータ５への供給電流をセンサ入力部
２３へ送る。射出駆動用アンプ２２は、射出駆動モータ
６の動きを制御するとともに、スクリュ位置検出器１２
によって検出されたスクリュ２の軸方向位置のデータを
センサ入力部２３へ送る。センサ入力部２３は、射出圧
力検出器１３によって検出されたスクリュ２の射出圧
力、計量駆動用アンプ２１から送られた計量駆動モータ
５への供給電流、及び射出駆動用アンプ２２から送られ
たスクリュ２の軸方向位置の各データを、演算部２４に
送る。
【００２０】演算部２４は、マンマシン・インタフェー
ス２５を介してオペレータから入力された指示に基づい
て、スクリュ２の駆動条件を決定し、制御出力部２６に
指令を送る。制御出力部２６は、計量駆動用アンプ２１
及び射出駆動用アンプ２２に、それぞれ制御信号を送
り、計量駆動モータ５及び射出駆動モータ６の動きを制
御する。
【００２１】次に、図２に示すフローチャートを用い
て、射出工程におけるスクリュ２の制御方法について説
明する。
【００２２】フローチャート中で、「位置」とは、加熱
バレル（１：図１）内におけるスクリュ（２：図１）の
位置を意味し、スクリュの前進限（計量開始位置）を０
ｍｍとし、後退方向を正（＋）としている。スクリュが
前回の射出完了位置（前進限）にあるところから成形材
料（９：図１）の計量が開始され、先に説明したよう
に、スクリュはその前方に成形材料を送り込みながら次
第に後退する。所定量の成形材料（溶融樹脂となってい
る）が加熱バレル内に貯えられたとき、スクリュの後退
を停止させる。この停止位置を「計量完了位置」と呼
ぶ。次いで、射出工程に移行し、スクリュを前進させて
金型の中に溶融樹脂を充填する。なお、この例では、計
量完了位置は１００ｍｍである。
【００２３】「位置指令」とは、充填工程及び保圧工程
におけるスクリュの位置についてのフィードバックルー
プ上での基準入力信号を意味している。
【００２４】「分配位置」（ΔＰ）とは、充填工程及び
保圧工程におけるスクリュの設定速度と圧力（例えば射
出圧力検出器１３で検出される射出圧力）との関係から
求めたスクリュの移動指令速度（Ｖ）と、フィードバッ
クループ上でスクリュの位置指令を更新する時間間隔
（Δｔ）の積を意味している。
【００２５】なお、この例では、 Ｖ ＝１０［ｍｍ／ｓｅｃ］ Δｔ＝ １［ｍｓｅｃ］ ΔＰ＝Ｖ・Δｔ＝０．０１［ｍｍ］ である。
【００２６】なお、フローチャート中の“＝”記号は、
上記の時間間隔（Δｔ）毎に位置指令が更新されること
を意味し、具体的には、“＝”の左側の値が右側の値で
順次、置き換えられることを意味している。
【００２７】フローチャートに示すように、充填工程の
開始時点において、位置指令には現在位置（具体的に
は、計量完了位置）が設定されている。充填工程の開始
後、上記の時間間隔（Δｔ）毎に位置指令を更新しなが
ら、充填工程に対応する所定の設定速度でスクリュを前
進させる。このとき、実際のスクリュ位置をモニターし
て、スクリュを駆動する射出駆動モータ（６：図１）の
フィードバックコントロールを行う。これと同時に、ス
クリュが保圧開始位置（充填工程から保圧工程への切換
がなされる位置）に到達したか否かについてもモニター
する。なお、この例では、保圧開始位置は４ｍｍであ
る。
【００２８】スクリュが保圧開始位置に到達したときに
は、次回の位置指令を、その時の位置指令から予め設定
されている補正量（図中「保圧開始時補正量」、この例
では１ｍｍ）を加えた値に切り換える。即ち、その時の
位置指令から後退した位置に位置指令を設定する。これ
によって、スクリュは減速され、場合によっては後退す
る。次いで、充填工程から保圧工程に移行する。
【００２９】保圧工程に移行した後は、再度、上記の時
間間隔（Δｔ）毎に位置指令を更新しながら、保圧工程
に対応する所定の設定速度でスクリュを前進させる。こ
のときも、実際のスクリュ位置をモニターして、射出駆
動モータのフィードバックコントロールを行う。これと
同時に、予め設定されている射出工程の開始から測定し
て所定の経過時間（射出時間、例えば６０秒）または保
圧工程の開始から測定して所定の経過時間（保圧時間、
例えば２０秒）に到達したか否か（タイマがタイムアッ
プしたか否か）、及びスクリュが前進限に到達したか否
かについてもモニターする。
【００３０】上記の射出時間または保圧時間に到達した
とき、またはスクリュが前進限に到達したときには、ス
クリュを停止して、射出工程を終了させる。
【００３１】図３に、本発明の射出制御方法を採用した
場合の、スクリュの位置と速度及び射出圧力との関係の
一例を示す。本発明の射出制御方法によれば、スクリュ
が保圧開始位置に到達したとき、その速度が減速される
ので、サージ圧がほとんど発生しない。
【００３２】図４に、従来の射出制御方法を採用した場
合の、スクリュの位置と速度及び射出圧力との関係の一
例を示す。従来の射出制御方法によれば、スクリュの減
速が遅れる結果、大きなサージ圧が発生する。
【００３３】
【発明の効果】本発明の射出成形機のスクリュ制御方法
によれば、射出の際、スクリュが保圧開始位置に到達し
たとき、一時的に、スクリュの位置指令として所定の補
正量だけ後退させた位置指令を与えることによって、ス
クリュを減速または後退させることができる。これによ
り、サージ圧の発生が抑えられる。その結果、保圧工程
に切り換わった後に金型内の樹脂の圧力が不安定になる
現象が防止されるので、射出成形製品の品質を安定さ
せ、歩留まりの向上を図ることができる。さらに、金型
の損傷を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づくスクリュ制御方法が適用される
電動式射出成形機の概略構成を示す図。
【図２】本発明に基づくスクリュ制御方法を示すフロー
チャート。
【図３】本発明に基づく制御方法を採用した場合の、ス
クリュの位置と速度及び射出圧力との関係について説明
する図。
【図４】従来の制御方法を採用した場合の、スクリュの
位置と速度及び射出圧力の関係について説明する図。
【符号の説明】
１・・・加熱バレル、 ２・・・スクリュ、 ３・・・ホッパ、 ５・・・計量駆動モータ、 ６・・・射出駆動モータ、 ９・・・成形材料（樹脂）、 １１・・・スクリュ回転数検出器、 １２・・・スクリュ位置検出器、 １３・・・射出圧力検出器、 ２０・・・制御システム、 ２１・・・計量駆動用アンプ、 ２２・・・射出駆動用アンプ、 ２３・・・センサ入力部、 ２４・・・演算部、 ２５・・・マンマシン・インタフェース、 ２６・・・制御出力部、
フロントページの続き (72)発明者 小池 純 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社内 (72)発明者 飯村 幸生 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社内 (72)発明者 松林 治幸 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社内 (72)発明者 山口 穣 静岡県沼津市大岡2068の３ 東芝機械株式 会社内 Ｆターム(参考） 4F206 JA07 JD01 JM11 JM13 JN21 JN25 JT02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部にスクリュを備えた加熱バレル内に
    樹脂を導入して溶融した後、充填工程に移行し、位置指
    令に従ってスクリュを移動させることにより樹脂を金型
    内に充填し、次いで、保圧工程に移行し、位置指令に従
    ってスクリュを移動させることにより金型内の樹脂の圧
    力を所定の圧力に維持する射出成形機のスクリュ制御方
    法において、 充填工程から保圧工程に移行する際、その時点の位置指
    令よりも予め設定された補正量だけ後退させた位置指令
    をフィードバック基準入力信号として与え、次いで、位
    置指令に従ってスクリュを移動させることを特徴とする
    射出成形機のスクリュ制御方法。
  2. 【請求項２】 所定のモニタリング値が保圧工程への切
    換条件に到達したときに、充填工程から保圧工程に移行
    することを特徴とする請求項１に記載の射出成形機のス
    クリュ制御方法。
  3. 【請求項３】 充填工程で前記スクリュを移動させてい
    るとき、所定のモニタリング値が保圧工程への切換条件
    に到達したか否かについてモニターし、 前記保圧切換条件に到達する前は、フィードバック基準
    入力信号としてスクリュ位置を順次、更新するととも
    に、その位置指令に従ってスクリュを移動させ、前記保
    圧切換条件に到達するまでこれを繰り返し、 前記保圧切換条件に到達した直後に、フィードバック基
    準入力信号として、その時点の位置指令よりも予め設定
    された補正量だけ後退させた位置指令を与え、 次いで、保圧工程に移行し、フィードバック基準入力信
    号としてスクリュ位置を順次、更新しながら、スクリュ
    を移動させることを特徴とする請求項１または２に記載
    の射出成形機のスクリュ制御方法。
  4. 【請求項４】 所定の時間が経過したとき、または、前
    記スクリュが前進限に到達したとき、前記スクリュを停
    止させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか
    に記載の射出成形機のスクリュ制御方法。
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