JP2919167B2 - 電動式射出成形機における射出制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、加熱筒内に挿入された射出スク
リュや射出プランジャ（以下、射出部材と総称する）を
電動モータの回転動力に基づいて軸方向移動させること
により、金型の成形キャビティ内への成形材料の射出充
填操作およびその後の保圧操作を行なうようにした電動
式射出成形機において、保圧操作時における保持圧力を
高精度に制御することのできる射出制御方法に関するも
のである。

【０００２】

【背景技術】従来、かくの如き電動式射出成形機にあっ
ては、一般に、射出成形に際して、金型のキャビティ内
に成形材料を充填する射出充填操作時には、電動モータ
の回転速度を制御することにより、射出部材の前進速度
である射出速度を制御する一方、射出充填後の保圧操作
時には、電動モータの回転トルクを制御することによ
り、充填樹脂の保持圧力を制御するようになっている。

【０００３】ところで、樹脂の射出成形に際して、良好
なる成形品を安定した品質で成形するためには、射出充
填操作時における樹脂の射出速度および保圧操作時にお
ける樹脂の保持圧力を、それぞれ、成形条件に応じて予
め定められた制御パターンに従って、高精度に制御する
必要がある。

【０００４】そこで、従来の電動式射出成形機では、一
般に、射出充填操作時においては、予め設定された電動
モータの回転速度指令信号を、実際の回転速度検出信号
で補正した信号により、電動モータの回転速度をフィー
ドバック制御することが行なわれており、また、保圧操
作時においては、予め設定された電動モータの回転トル
ク指令信号を、実際の回転トルク検出信号で補正した信
号により、電動モータの回転トルクをフィードバック制
御することが行なわれている。なお、電動モータの回転
トルク制御は、通常、供給電流を制御することによっ
て、行なわれることとなり、また、その検出は、射出部
材の軸方向反力を測定することによって、行なわれるこ
ととなる。

【０００５】しかしながら、このように電動モータの回
転トルクに基づいて充填樹脂の保持圧力を制御すること
とすると、電動モータの回転トルクが、実際には充填樹
脂の保持圧力に比例しないために、保持圧力がかなり不
安定となってしまうという問題があったのである。

【０００６】けだし、電動モータの回転トルクは、加熱
筒と射出部材等の各摺動部における摩擦力や、ボールネ
ジの効率、加熱筒内の樹脂による射出部材の抵抗力等の
影響を受けて変化することが避けられず、また、保圧操
作時における射出部材の微速前進中の息つき現象等もあ
るためである。

【０００７】それ故、従来の電動式射出成形機では、保
圧操作時における樹脂圧力の制御を充分な精度をもって
行なうことが困難であったのであり、成形品の品質の向
上と安定化を、充分に達成することが難しかったのであ
る。

【０００８】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、上述の如き事情
を背景として為されたものであって、その解決課題とす
るところは、電動式射出成形機において、保圧操作時に
おける充填樹脂の保持圧力を高精度に制御することので
きる射出制御方法を提供することにある。

【０００９】

【解決手段】そして、かかる課題を解決するために、本
発明の特徴とするところは、加熱筒内に挿入された射出
部材を電動モータの回転動力に基づいて軸方向移動させ
ることにより、金型の成形キャビティ内への成形材料の
射出充填操作およびその後の保圧操作を行なうようにし
た電動式射出成形機における射出制御方法であって、前
記保圧操作時に、前記電動モータの回転位置を、予め設
定された回転位置となるように、予め設定された回転位
置指令信号と実際の回転位置検出信号とによって、フィ
ードバック制御することにより、前記射出部材の位置を
制御するようにしたことを、その特徴とするものであ
る。

【００１０】

【作用・効果】すなわち、このような本発明によれば、
保圧操作時における充填樹脂の保持圧力が、射出部材の
位置の変化に伴う充填樹脂の圧縮量に基づいて、制御さ
れることとなる。

【００１１】それ故、充填樹脂の保持圧力の制御系に対
して、摩擦力などに起因する電動モータの回転トルク変
動等が影響することがないのであり、かかる保持圧力の
制御に際して、高い精度を容易に確保することができる
のである。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を更に具体的に明らかにするた
めに、本発明の実施例について、図面を参照しつつ、詳
細に説明することとする。

【００１３】先ず、図１には、本発明をインラインスク
リュ式射出成形機に対して適用した場合の制御回路が、
射出成形機の概略構成図と共に、示されている。かかる
図において、１０は、射出スクリュであり、加熱筒１２
内に挿入配置されている。この射出スクリュ１０には、
基部側にスプライン溝１４が設けられており、そこにボ
ールスプライン１６が、嵌合されている。また、かかる
ボールスプライン１６は、図示しない射出成形機のハウ
ジングによって支持された第一のプーリ１８に対して固
定されている。そして、この第一のプーリ１８が、スク
リュ回転用サーボモータ２０によって、駆動ベルト２２
を介して回転駆動されることにより、射出スクリュ１０
が軸心回りに回転せしめられるようになっているのであ
る。

【００１４】また、射出スクリュ１０の基端部には、ボ
ールネジ軸２４が、一体的に設けられており、そこにボ
ールネジナット２５が、螺合されている。また、かかる
ボールネジナット２５は、連結部材２７を介し、図示し
ない射出成形機のハウジングによって支持された第二の
プーリ２６に対して固定されている。そして、この第二
のプーリ２６が、射出用サーボモータ２８によって、駆
動ベルト３０を介して回転駆動されることにより、ボー
ルネジナット２５とボールネジ軸２４とのねじ送り機構
によって、射出スクリュ１０が軸方向に駆動せしめられ
るようになっているのである。

【００１５】そして、射出成形に際しては、良く知られ
ているように、先ず、加熱筒１２の材料供給口３２から
供給される樹脂材料が、加熱筒１２内において、スクリ
ュ回転用サーボモータ２０による射出スクリュ１０の回
転作動により、可塑化および計量されて前方に導入、貯
留される。次いで、射出用サーボモータ２８による射出
スクリュ１０の前進移動により、かかる樹脂材料が、先
端ノズル部を通じて、図示しない金型の成形キャビティ
内に射出充填せしめられる。更に、続いて、この充填さ
れた樹脂が、所定の圧力制御下に保持されつつ、冷却、
固化せしめられることにより、目的とする成形品が形成
されることとなるのである。

【００１６】そこにおいて、本実施例の射出成形機にあ
っては、射出用サーボモータ２８が、図示されている制
御回路によって回転制御されることにより、樹脂材料の
成形キャビティ内への射出充填操作および射出後におけ
る充填樹脂の保圧操作が行なわれるようになっている。
以下、図示されている制御回路を説明しつつ、本実施例
の制御方法を明らかにする。

【００１７】先ず、本実施例の射出成形機では、射出用
サーボモータ２８に対してロータリエンコーダ３４が装
着されており、該射出用サーボモータ２８の回転量およ
び回転位置が検出されるようになっている。また、ボー
ルネジナット２５を支持する連結部材２４の軸方向後方
端面と、図示しない射出成形機のハウジングとの間に
は、ロードセル３６が介装されており、射出スクリュ１
０の軸方向反力が検出されるようになっている。更にま
た、加熱筒１２のノズル部には、圧力センサ３８が装着
されており、射出樹脂圧が検出されるようになってい
る。

【００１８】そして、これらロータリエンコーダ３４、
ロードセル３６および圧力センサ３８による検出信号
が、それぞれ、射出用サーボモータ２８のコントローラ
４０に入力されるようになっている。

【００１９】そうして、先ず、かかる射出成形機におい
て、射出充填操作を実施するに際しては、コントローラ
４０におけるシーケンス制御部４１から射出充填信号が
出力されて、射出充填側スイッチ４３が接続される。

【００２０】これによって、コントローラ４０における
射出速度設定部４２から、予め所定の制御パターンで設
定された回転速度指令信号が、速度制御部４４に入力さ
れる。また、この速度制御部４４には、ロータリエンコ
ーダ３４からフィードバックされた、射出用サーボモー
タ２８の実際の回転速度を表す回転検出信号（パルス信
号）が、速度信号変換部４６で回転速度指令信号に対応
した回転速度検出信号に変換された後、入力される。そ
して、この速度制御部４４において、回転速度指令信号
をフィードバック信号としての回転速度検出信号にて減
算補正した制御信号が、出力されることとなる。

【００２１】次いで、かかる制御信号は、電流制限部４
８を経て、電流制御部５０に入力される。そこにおい
て、電流制限部４８には、コントローラ４０の射出充填
圧力設定部５２から、予め設定されたトルク上限信号が
入力されており、上記速度制御部４４から入力された制
御信号が、射出用サーボモータ２８に給電する最大電流
値を規制された制御信号として、電流制御部５０に入力
されるようになっている。また、電流制御部５０には、
電流検出器５４からフィードバックされた、射出用サー
ボモータ２８の実際の駆動電流を表す電流検出信号が入
力される。そして、この電流制御部５０において、電流
制限部４８から入力された制御信号を電流検出信号にて
減算補正した制御信号が、出力されることとなる。

【００２２】そして、更に、この制御信号が、電力変換
部５６で電力変換された後、射出用サーボモータ２８に
対して、給電せしめられる。

【００２３】すなわち、このことから明らかなように、
樹脂材料の、図示しない金型の成形キャビティ内への射
出充填操作時には、射出用サーボモータ２８の回転制御
が、所謂速度制御ループで、行なわれることとなるので
ある。

【００２４】また、かくの如き射出充填操作の完了は、
射出スクリュ１０の位置や射出時間、充填樹脂圧力、或
いは射出スクリュ１０の軸方向反力等が予め定められた
値に達したことを、ロータリエンコーダ３４、ロードセ
ル３６および圧力センサ３８等によって検出することに
より、判断される。そして、かかる射出充填操作が完了
すると、続いて、充填樹脂の保圧操作が行なわれること
となる。

【００２５】具体的には、先ず、かかる射出成形機にお
いて、射出充填操作が完了したと判断されると、コント
ローラ４０におけるシーケンス制御部４１から充填完了
信号が出力されて、射出充填側スイッチ４３が開放され
ることにより、速度制御部４４に対する射出速度設定部
４２からの制御信号の入力が遮断される一方、保圧側ス
イッチ５８が接続される。これによって、コントローラ
４０における保持圧力設定部６０から、予め所定の制御
パターンで設定された回転位置指令信号が、偏差カウン
タ６２およびＤ／Ａ変換部６４を経て、速度制御部４４
に入力されることとなる。

【００２６】ここにおいて、かかる保持圧力設定部６０
から出力される回転位置指令信号は、保持圧力操作への
切換時（射出充填操作の終了時）における射出用サーボ
モータ２８の回転位置を基準として、その位置からの回
転量の時間的変化を表す形で出力される。なお、本実施
例では、ロータリエンコーダ３４からの出力信号に対応
させるために、かかる回転位置指令信号が、パルス列信
号として出力されるようになっている。即ち、この回転
位置指令信号におけるパルス１個が、射出用サーボモー
タ２８に装着されたロータリエンコーダ３４の１パルス
に対応するようになっているのである。

【００２７】また、この回転位置指令信号が入力される
偏差カウンタ６２には、ロータリエンコーダ３４からフ
ィードバックされた、射出用サーボモータ２８の実際の
回転量を表す回転位置検出信号（パルス信号）が、入力
される。そして、この偏差カウンタ６２において、回転
位置指令信号を回転位置検出信号にて減算補正した制御
信号が、出力されることとなる。

【００２８】そうして、かかる制御信号が、Ｄ／Ａ変換
部６４によって、アナログ信号に変換された後、前記速
度制御部４４に入力される。それによって、この制御信
号が、前記射出充填操作時と同様、電流制限部４８にお
いて最大電流値を規制された後、電流制御部５０におい
て回転トルクのフィードバック補正が加えられ、更に電
力変換部５６において電力変換されて、射出用サーボモ
ータ２８に給電されることにより、かかる制御信号に基
づいて、射出用サーボモータ２８が回転制御せしめられ
ることとなるのである。

【００２９】従って、かくの如き保圧操作時において
は、射出用サーボモータ２８の回転位置、延いては射出
スクリュ１０の前進・後退位置を制御することをもっ
て、前記射出充填操作により成形キャビティ内に充填さ
れた樹脂の保持圧力が、制御されるのである。なお、か
かる樹脂の保持圧力の制御は、一般に、射出充填操作か
ら保圧操作への切換えに際して樹脂圧力を充填圧力より
低い保持圧力に下げ、続いて、成形品の冷却・収縮に対
応して樹脂圧力を保つために、保圧操作への切換時に、
一旦、射出スクリュ１０を僅かに後退させ、その後、再
び前進させるように行なわれることとなる。

【００３０】また、このような保圧操作に際しての射出
スクリュ１０の位置制御精度は、回転位置指令信号およ
び回転位置検出信号におけるパルス間隔とパルス数を変
えることによって、調節可能であり、１パルス当たりの
射出スクリュ１０の移動量を１μｍ程度に設定し、ミク
ロン単位で制御することが可能である。

【００３１】尤も、このような制御方法においては、実
際の保持圧力の設定値は、パルス信号として与えられる
ことから、直接、樹脂圧力に換算できる値ではないが、
ロードセル３６や圧力センサ３８による検出値から得ら
れた樹脂圧力を参考とすることができる。

【００３２】すなわち、上述の説明から明らかなよう
に、樹脂材料の保圧操作時には、射出用サーボモータ２
８の回転制御が、所謂位置制御ループで、行なわれるこ
ととなり、それによって、樹脂の保持圧力が、射出スク
リュ１０の位置、延いては充填樹脂の圧縮量で制御され
ることとなるのである。

【００３３】それ故、かくの如き手法によれば、保圧操
作時における充填樹脂の保持圧力を、該保持圧力に対し
て比例関係を有する樹脂の圧縮量に対応した射出用サー
ボモータ２８の回転量に基づいて、制御することができ
るのであり、それによって、かかる保持圧力の制御系に
対する、摩擦力などに起因する電動モータの回転トルク
変動等の影響を回避することができるところから、保持
圧力の制御精度を、極めて有利に確保することができる
のである。

【００３４】以上、本発明の実施例について詳述してき
たが、これは文字通りの例示であって、本発明は、かか
る具体例にのみ限定して解釈されるものではない。

【００３５】例えば、前記制御回路の一部をコンピュー
タで構成することも可能であり、また、射出用サーボモ
ータ２８の回転速度や回転量を測定する手段として、例
示のロータリエンコーダ３４以外のセンサ手段を採用す
ることも可能である。

【００３６】また、前記実施例では、射出充填操作およ
びその後の保圧操作が、射出スクリュ１０の軸方向移動
作動に基づいて行なわれるインラインスクリュ式の射出
成形機に対して、本発明を適用したものの具体例を示し
たが、それら射出充填操作および保圧操作が、射出プラ
ンジャの軸方向移動作動に基づいて行なわれる形式の射
出成形機にも、本発明を適用することが可能である。

【００３７】その他、一々列挙はしないが、本発明は、
当業者の知識に基づいて、種々なる変更、修正、改良等
を加えた態様において実施され得るものであり、また、
そのような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限
り、何れも、本発明の範囲内に含まれるものであること
は、言うまでもないところである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をインラインスクリュ式射出成形機に対
して適用した場合の制御回路の一実施例を、射出成形機
の概略構成図と共に示す図である。

【符号の説明】

１０ 射出スクリュ １２ 加熱筒 ２８ 射出用サーボモータ ３４ ロータリエンコーダ ４０ コントローラ ４１ シーケンス制御部 ４２ 射出速度設定部 ４３ 射出充填側スイッチ ４４ 速度制御部 ４８ 電流制限部 ５０ 電流制御部 ５８ 保圧側スイッチ ６０ 保持圧力設定部 ６２ 偏差カウンタ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱筒内に挿入された射出部材を電動モ
   ータの回転動力に基づいて軸方向移動させることによ
   り、金型の成形キャビティ内への成形材料の射出充填操
   作およびその後の保圧操作を行なうようにした電動式射
   出成形機における射出制御方法であって、 前記保圧操作時に、前記電動モータの回転位置を、予め
   設定された回転位置となるように、予め設定された回転
   位置指令信号と実際の回転位置検出信号とによって、フ
   ィードバック制御することにより、前記射出部材の位置
   を制御するようにしたことを特徴とする電動式射出成形
   機における射出制御方法。