JP2005335078A - 射出成形機の射出制御方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】射出開始前に生じる溶融樹脂密度のバラツキと逆流防止リングの閉じバラツキを射出工程中に補正して安定した成形品を連続して得ることができる射出制御方法およびその装置を提供する。
【解決手段】 本発明の射出制御方法は、スクリュ３の位置を補正するための所定の検出圧力としてスクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍを設定しておき、射出開始後であって射出圧力がスクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍに達した時点における、良品が成形されたときのスクリュ位置とショット毎に検出されるスクリュ位置との偏差を算出し、ショット毎に射出圧力および保圧切替スクリュ位置を偏差分だけ補正する。
【選択図】図３

Description

本発明は、射出成形機の射出制御方法およびその装置に関するものである。

従来、射出成形における溶融樹脂の金型キャビティへの充填量は、スクリュのシリンダに対する位置を設定値と検出値とを比較することによって制御している。安定した成形品を得るためには、毎ショットの金型キャビティに充填される溶融樹脂量が一定でなければならず、そのためにはシリンダ内に計量された溶融樹脂密度とスクリュの移動距離の両方が一定であることが求められる。

しかしながら、一般的な射出装置では計量完了後から射出開始までの間は、スクリュ先端に設けられたスクリュ内とスクリュ先端との溶融樹脂の流れを開閉する逆流防止リング機構は閉じていないので、スクリュ内からスクリュ前方に流出があり、その流出量のバラツキ、さらに、射出開始時は逆流防止リング機構の閉じバラツキ、あるいは、特に油圧駆動の射出装置では計量完了位置でのスクリュ回転停止バラツキと計量完了位置バラツキが発生しやすいために、毎ショットの金型キャビティに充填される溶融樹脂量のバラツキが発生しやすい。

上記問題点を解決するための方法として、本出願人らは、射出開始直前の実際のスクリュ位置を検出し、前のショットの該検出値との偏差を演算し、射出速度切換位置および保圧切換位置設定部に設定された設定値に加算（または減算）して補正することで射出開始位置がばらついても金型キャビティに充填されるスクリュ移動距離を毎ショット一定にする方法を開示している（特許文献１）。

また、本出願人らは、計量完了後にスクリュを再度回転させることで、重量バラツキの小さい安定した成形品を得る方法を開示している（特許文献２参照）。すなわち、特許文献２では、スクリュを第１のサックバック完了位置に達するまで移動させる第１のサックバック工程が終了した後、射出サーボモータとエンコーダで位置フィードバックを行って、スクリュを第１のサックバック完了位置に保持しながら、第１のサックバック工程後から所定の時間の間、回転サーボモータとロードセルで圧力フィードバック制御を行い、スクリュを再度回転させて、加熱シリンダ内の溶融樹脂密度を一定にする射出制御方法を開示している。

また、特許文献３においては、逆流防止用チェック弁のチェックリングの閉まりのばらつきや、溶融樹脂の状態変化に対して、射出工程で行われる仕事量が常に一定となるように制御する方法を開示している。すなわち、特許文献３では、射出工程中において設定された複数段の各射出速度区間ないし射出全工程に亘って、射出圧力と射出ストローク位置との各検出値の積（ＰＳ値）または射出圧力と射出開始時点からの経過時間との各検出値の積（ＰＴ値）が、常に一定となるように、射出速度の切換位置または切換時間についてそれぞれ射出ストローク位置または経過時間に修正を加えることを特徴とする射出成形機の射出速度切換制御方法を開示している。
特公平４−７０９７１号公報 特開２００３−５３８１０号公報 特開平１０−１９３４２４号公報

特許文献１における技術は油圧駆動の射出装置では有効であった。しかしながら、電動駆動の射出装置では計量完了位置で正確に回転停止可能であり、スクリュ停止位置も正確に計量完了位置で停止可能である。つまり、実際の射出開始位置と計量完了位置との偏差および毎ショットの偏差も発生しない制御が可能になってきたので、実際の射出開始位置の偏差や毎ショットの偏差のバラツキを補正する方法は有効でなくなった。また、特許文献１に開示された技術では射出開始時の逆流防止リング装置の閉じバラツキは補正できない。

また、特許文献２に開示されている方法では、計量完了後に再度スクリュを回転させる工程が必要となるが、この時間をとることが困難なハイサイクル成形ではサイクルアップとなる。

さらに、特許文献３に開示されている方法では、射出圧力と射出ストロークの積で求まる射出全工程の仕事量が一定となるように補正制御を行うため、検出された圧力は充填中における金型内の圧力バラツキの影響を常に受けたものであると考えられるため、金型キャビティに充填される溶融樹脂量が一定とならない一面を含んでいると考えられる。

そこで本発明は、射出開始前に生じる溶融樹脂密度のバラツキと逆流防止リングの閉じバラツキの影響を受けず、ハイサイクル成形にも対応可能であり、かつ金型内の充填圧力バラツキの影響を受けない補正制御によって安定した成形品を連続して得ることができる射出成形機の射出制御方法およびその装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の射出成形機の射出制御方法は、シリンダ内に、回転可能かつ前後進可能に配設されたスクリュを有する射出成形機の、射出中における射出圧力およびスクリュ位置を検出し、これら検出値に基づき、射出速度を切り替えるスクリュ位置および射出工程から保圧工程へと切り替えるスクリュ位置の各切替スクリュ位置を制御する射出成形機の射出制御方法において、スクリュの各切替スクリュ位置を補正するための所定の検出圧力としてスクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍを設定しておき、射出開始後であって射出圧力がスクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍに達した時点における、良品が成形されたときのスクリュ位置とショット毎に検出されるスクリュ位置との偏差αを算出し、ショット毎に各切替スクリュ位置を偏差α分だけ補正することを特徴とする。

また、本発明の射出成形機の射出装置は、シリンダ内に、回転可能かつ前後進可能に配設されたスクリュの、射出中におけるスクリュ位置を検出するエンコーダと、射出中の射出圧力を検出するロードセルと、エンコーダからの信号に基づきスクリュの位置および速度をフィードバック制御する位置速度ＦＢ制御器と、スクリュの射出速度を切り替える際のスクリュ位置である射出速度切替位置と、保圧工程に切り替える際のスクリュ位置である保圧切替位置とを設定し、射出速度切替位置および保圧切替位置を位置速度ＦＢ制御器へと出力するスクリュ位置速度設定部とを有する射出成形機の射出装置において、スクリュの各切替スクリュ位置を補正するための所定の検出圧力としてスクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍを設定するスクリュ位置補正量検出圧力設定部と、射出開始後、ロードセルがスクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍを検出したときの、エンコーダが検出したスクリュ位置を記憶保持するスクリュ位置補正量検出器と、スクリュ位置補正量検出器に記憶保持されている良品が成形されたときのスクリュ位置と、ショット毎に検出される射出開始後のスクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍにおけるスクリュ位置との偏差αを算出するスクリュ位置補正量演算器とを有し、スクリュ位置速度設定部は、ショット毎に、スクリュ位置補正量演算器からの偏差αで補正した射出速度切替位置および保圧切替位置を位置速度ＦＢ制御器へと出力することを特徴とする。

上記の通り、本発明は、射出中、すなわち、射出開始から保圧切換位置までの射出圧力を計測し、良品の成形品が得られた際のスクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍ、例えば、射出開始直後に射出圧力が３０ＭＰａに達したときのスクリュ位置を基準位置として記憶しておき、ショット毎の射出開始直後の圧力が３０ＭＰａに達した時のスクリュ位置との偏差αを算出して、そのショットの射出速度切換位置および保圧切換位置の設定値に加減算する補正制御を行う。すなわち、本発明は、計量完了後から射出開始までの間に溶融樹脂密度にバラツキを生じたとしても、また、逆流防止リングの閉じバラツキを生じたとしても、その後（射出開始後）の測定値に基づく補正制御を毎ショット行うため、各ショットにおける金型キャビティへの樹脂の充填量のばらつきが補正される。

ここで、スクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍを計測する位置は、射出開始後逆流防止リングが閉じた後で、金型ゲートまで充填されていない射出開始直後の、射出圧力が上昇している途中が好ましい。

また、本発明は、溶融樹脂密度を一定にするために、計量完了後にスクリュを再度回転させるといった工程がないため、ハイサイクル成形であってもサイクルアップすることなく対応可能である。

さらに、本発明は、各ショットにおいて、上記スクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍにて算出したスクリュ位置の偏差αのみに基づき補正制御を行うため、充填中における金型内の圧力バラツキの影響を受けないのでより正確にショット毎の金型への充填量のバラツキを補正できる。

本発明によれば、射出開始後の所定の検出圧力における、良品が得られたときのスクリュ位置とショット毎に検出されるスクリュ位置との偏差αに基づいて、射出速度切換位置および保圧切換位置の補正制御を毎ショット行うため、射出開始前に生じる溶融樹脂密度のバラツキと逆流防止リングの閉じバラツキの影響を受けない。また、計量完了後に再度スクリュを回転させるといった工程がないのでハイサイクル成形にも対応可能である。さらには、射出成形開始後の所定の検出圧力にて算出した偏差αのみに基づき補正制御を行うため、充填中における金型内の圧力バラツキの影響を受けない補正制御が可能である。

以上より、本発明によれば、安定した成形品を連続して得ることができる。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１に、本発明の一実施形態である電動射出成形機の射出装置の概略構成図を示す。

本実施形態の電動射出成形機の射出装置は、シリンダ１と、シリンダ１内に回転および前後進可能に挿入されたスクリュ３と、スクリュ３の先端に螺合された逆流防止リング２と、タイミングベルトを介してスクリュ３を回転させる回転サーボモータ４と、回転サーボモータ４の回転数を測定する回転計５と、スクリュ３を軸方向に移動させるボールネジ６と、射出時のスクリュ３の反力による歪みを射出圧力として測定するロードセル７と、タイミングベルトを介してボールネジ６を回転させる射出サーボモータ８と、スクリュ３の位置を検出するためのエンコーダ９とを有する。

図２に本発明の一実施形態である電動射出成形機の射出装置を制御する制御装置のブロック図を示す。

コントローラ１０は、回転サーボモータ４の回転数を設定するスクリュ回転数設定部１１と、射出圧力と保圧圧力を設定する圧力設定部１２と、スクリュ３の位置および速度を設定するスクリュ位置速度設定部１３と、スクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍを設定するスクリュ位置補正量検出圧力設定部１４とを有する。

スクリュ回転数設定部１１は、回転ＦＢ制御器１５へと回転サーボモータ４の設定回転数を出力する。回転ＦＢ制御器１５には、スクリュ回転数設定部１１から入力された設定回転数と回転計５から入力された回転サーボモータ４の回転数とが入力され、その偏差信号をサーボアンプ２１へと出力して回転サーボモータ４のフィードバック制御を行う。

圧力設定部１２は、圧力ＦＢ制御器１６へと射出サーボモータ８による設定射出圧力と保圧圧力を出力する。圧力ＦＢ制御器１６には、圧力設定部１２から入力された設定射出圧力と保圧圧力およびロードセル７から入力された圧力とが入力され、射出工程中は射出圧力を計測し、保圧工程中は設定値と計測値の偏差信号を切替スイッチ２０を介してサーボアンプ２２へと出力して射出サーボモータ８のフィードバック制御を行う。ロードセル７は少なくとも射出成形開始から保圧切換位置までの射出圧力を計測する（図３参照、良品成形時の圧力波形Ｐｓ、各ショットにおける本実施形態の補正制御後の圧力波形Ｐ）。

スクリュ位置速度設定部１３は、各ショットにおける、スクリュ３の射出速度を切り替える際のスクリュ３の位置である射出速度切替位置と、射出工程から保圧工程へと切り替える際のスクリュ３の位置である保圧切替位置とを設定する。位置速度ＦＢ制御器１７は、スクリュ位置速度設定部１３からの射出速度切替位置および保圧切替位置と、エンコーダ９からのスクリュ位置とが入力され、その偏差信号を切替スイッチ２０を介してサーボアンプ２２へと出力してフィードバック制御を行う。

なお、切替スイッチ２０は、射出工程では、自動的に図２に示す位置、すなわち、位置速度ＦＢ制御器１７からの信号がサーボアンプ２２へと出力されるので、スクリュ位置およびスクリュ速度による制御がなされることとなる。スクリュ３が保圧切替位置に達すると切替スイッチ２０は切り替わり、圧力ＦＢ制御器１６からの信号がサーボアンプ２２へと出力される。これにより保圧工程中は圧力制御となる。

スクリュ位置補正量検出圧力設定部１４は、後述する偏差αを算出するために用いるスクリュ位置を計測する圧力としてのスクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍを設定する。このスクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍは、図３の、射出成形時における、スクリュ位置と、射出速度および射出圧力との関係を表すグラフに示すように、射出開始後、例えば射出開始直後であって、射出速度が切り替わる前に測定することができる圧力の範囲内であって圧力が上昇している途中の圧力に設定するのが好ましい。

スクリュ位置補正量検出器１９には、ロードセル７からの射出圧力と、エンコーダ９からのスクリュ位置と、スクリュ位置補正量検出圧力設定部１４からのスクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍとが入力される。また、スクリュ位置補正量検出器１９は、良品が成形されたときに計測されたスクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍに達した際のスクリュ位置Ａを記憶保持している。

スクリュ位置補正量演算器１８は、スクリュ位置補正量検出器１９から良品成形時におけるスクリュ位置Ａと、各ショット毎におけるスクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍに達した際のスクリュ位置ａとが入力されると、その偏差α＝Ａ―ａを演算し、偏差αをスクリュ位置速度設定部１３へと出力する。

スクリュ位置補正量演算器１８から偏差αが入力されたスクリュ位置速度設定部１３は、各ショットにおいて、偏差αだけ補正された射出速度切替位置および保圧切替位置を位置速度ＦＢ制御器１７へと出力する。これにより、各ショットにおいて、図３に示すように、良品成形時における射出速度切替位置Ｂから偏差αだけ補正した射出速度切替位置ｂで射出速度の切替制御がなされ、同様に、良品成形時における保圧切替位置Ｃから偏差αだけ補正した保圧切替位置ｃで射出工程から保圧工程への切替制御がなされる。

以上、射出開始後に上記補正を行う本実施形態によれば、計量完了後のスクリュ３からの流出バラツキによる樹脂密度バラツキおよび逆流防止リング２の閉じバラツキがあっても、毎ショット一定密度の溶融樹脂を一定ストロークで金型キャビティに充填することを可能となる。

また、本実施形態は、溶融樹脂密度を一定にするために、計量完了後にスクリュを再度回転させるといった工程がないため、ハイサイクル成形にも対応可能である。

さらに、本実施形態は、各ショットにおいて、射出開始直後に算出した偏差αに基づき補正制御を行うため、充填中における金型内の圧力バラツキの影響を受けない補正制御が可能である。

以上より、本実施形態によれば、安定した成形品を連続して得ることができる。

本発明の一実施形態である電動射出成形機の射出装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態である電動射出成形機の射出装置を制御する制御装置のブロック図である。 本発明における射出成形時のスクリュ位置と射出速度および射出圧力との関係を表すグラフである。

符号の説明

１ 加熱シリンダ
２ 逆流防止リング機構
３ スクリュ
４ 回転サーボモータ
５ 回転計
６ ボールネジ
７ ロードセル
８ 射出サーボモータ
９ エンコーダ
１０ コントローラ
１１ スクリュ回転数設定部
１２ 圧力設定部
１３ スクリュ位置速度設定部
１４ スクリュ位置補正量検出圧力設定部
１５ 回転ＦＢ制御器
１６ 圧力ＦＢ制御器
１７ 位置速度ＦＢ制御器
１８ スクリュ位置補正量演算器
１９ スクリュ位置補正量検出器
２０ 切換スイッチ
２１、２２ サーボアンプ

Claims (2)

1. シリンダ（１）内に、回転可能かつ前後進可能に配設されたスクリュ（３）を有する射出成形機の、射出中における射出圧力およびスクリュ位置を検出し、これら検出値に基づき、射出速度を切り替える前記スクリュ位置および射出工程から保圧工程へと切り替える前記スクリュ位置の各切替スクリュ位置を制御する射出成形機の射出制御方法において、
   前記スクリュ（３）の前記各切替スクリュ位置を補正するための所定の検出圧力としてスクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍを設定しておき、射出開始後であって射出圧力が前記スクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍに達した時点における、良品が成形されたときの前記スクリュ位置とショット毎に検出される前記スクリュ位置との偏差αを算出し、ショット毎に前記各切替スクリュ位置を前記偏差α分だけ補正することを特徴とする射出成形機の射出制御方法。
2. シリンダ（１）内に、回転可能かつ前後進可能に配設されたスクリュ（３）の、射出中におけるスクリュ位置を検出するエンコーダ（９）と、射出中の射出圧力を検出するロードセル（７）と、前記エンコーダ（９）からの信号に基づき前記スクリュ（３）の位置および速度をフィードバック制御する位置速度ＦＢ制御器（１７）と、前記スクリュ（３）の射出速度を切り替える際の前記スクリュ位置である射出速度切替位置と、保圧工程に切り替える際の前記スクリュ位置である保圧切替位置とを設定し、前記射出速度切替位置および前記保圧切替位置を前記位置速度ＦＢ制御器（１７）へと出力するスクリュ位置速度設定部（１３）とを有する射出成形機の射出装置において、
   前記スクリュ（３）の前記各切替スクリュ位置を補正するための所定の検出圧力としてスクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍを設定するスクリュ位置補正量検出圧力設定部（１４）と、
   射出開始後、前記ロードセル（７）が前記スクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍを検出したときの、前記エンコーダ（９）が検出した前記スクリュ位置を記憶保持するスクリュ位置補正量検出器（１９）と、
   前記スクリュ位置補正量検出器（１９）に記憶保持されている良品が成形されたときの前記スクリュ位置と、ショット毎に検出される射出開始後の前記スクリュ位置補正量検出圧力Ｐｍにおける前記スクリュ位置との偏差αを算出するスクリュ位置補正量演算器（１８）とを有し、
   前記スクリュ位置速度設定部（１３）は、ショット毎に、前記スクリュ位置補正量演算器（１８）からの前記偏差αで補正した前記射出速度切替位置および前記保圧切替位置を前記位置速度ＦＢ制御器（１７）へと出力することを特徴とする射出成形機の射出装置。

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