JP3240513B2 - 射出成形機のスクリュ回転数設定方法 - Google Patents

射出成形機のスクリュ回転数設定方法

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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に関し、
特に、計量工程における加熱シリンダ内のスクリュの回
転数設定方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、油圧アクチュエータの代わりに、
サーボモータを使用した、いわゆる電動射出成形機が多
用され始めている。以下に、サーボモータ駆動による射
出装置の動作について簡単に説明する。
【0003】(1)スクリュ回転用のサーボモータによ
ってスクリュを回転させることにより、ホッパからスク
リュ後部に落ちてきた樹脂を溶融させながら加熱シリン
ダの先端部に一定量送り込む(可塑化/計量工程)。こ
の時、加熱シリンダの先端部に溜まってゆく溶融樹脂の
圧力(背圧)を受けながらスクリュは後退する。
【0004】スクリュの後端部には射出軸が直結されて
おり、この射出軸はベアリングを介してプレッシャプレ
ートに回転自在に支持されている。この射出軸は同じプ
レッシャプレート上に支持されている射出用のサーボモ
ータにより駆動される。プレッシャプレートは、ボール
ネジを介して射出用のサーボモータによって、ガイドバ
ーに沿って前後進する。前述の溶融樹脂の背圧は、後述
するように、ロードセルによって検出し、閉ループで制
御する。
【0005】(2)次に、射出用のサーボモータの駆動
によってプレッシャプレートを前進させ、スクリュ先端
部をピストンにして、溶融樹脂を金型内に送り込む(充
填工程)。
【0006】(3)充填工程の終りで、溶融樹脂が金型
のキャビティ内に充満し、その時スクリュの前進運動
は、速度制御から圧力制御に切り替わる。
【0007】(4)V−P切替え後、金型のキャビティ
内の樹脂は設定された圧力のもとに冷却してゆく(保圧
工程)。樹脂圧は前述した背圧制御と同様に閉ループで
制御される。
【0008】射出装置においては、(4)の工程以後、
(1)の工程に戻って次のサイクルに入る。一方、型締
装置においては(1)と平行して、金型を開いてエジェ
クタ機構によって冷却固化した製品を取り出した後、金
型を閉じて(2)の工程に入る。
【0009】次に、図2を参照して、ボールネジ、ナッ
トによりサーボモータの回転運動を直動運動に変換して
溶融樹脂の充填を行う射出成形機について説明する。図
2において、射出用のサーボモータ10の回転はボール
ネジ12に伝えられる。ボールネジ12の回転により前
後進するナット13はプレッシャプレート14に固定さ
れ、プレッシャプレート14はフレーム(図示せず)に
固定されたガイドバー15,16上を移動自在に取り付
けられている。プレッシャプレート14の前後進運動
は、ベアリング17、ロードセル18、射出軸26を介
してスクリュ20に伝えられる。図示しないスクリュ回
転用のサーボモータにより射出軸26が回転駆動される
ことにより、スクリュ20が回転する。
【0010】加熱シリンダ21の中をスクリュ20が回
転しながら前進することにより、可塑化/計量工程によ
り貯えられた溶融樹脂を金型内に充填し、加圧すること
により成形がおこなわれる。この時樹脂を押す力がロー
ドセル18により反力として検出され、ロードセルアン
プ12より増幅されてコントローラ25に入力される。
プレッシャプレート14には、スクリュ20の移動量を
検出するための位置検出器19が取り付けられており、
この検出信号は増幅器23により増幅されてコントロー
ラ25に入力される。コントローラ25は、オペレータ
の設定に応じて各々の工程に応じた指令をサーボアンプ
24に出力し、サーボアンプ24ではサーボモータ10
の駆動電流を制御してサーボモータ10を制御するよう
になっている。
【0011】なお、図2の構成はあくまでも概略を説明
するための便宜上のものであり、射出装置の具体的な構
成は例えば、特開平9−174626に開示されてい
る。
【0012】次に、図3を参照して、スクリュ20につ
いて詳細に説明する。図3(a)において、スクリュ2
0は、供給部20−1、圧縮部20−2、計量部20−
3、ヘッド部20−4に分けられる。供給部20−1
は、ホッパから供給される樹脂を固体のまま、あるいは
一部のみを溶かして前方に送るための部分であり、樹脂
はこの間に溶融点近くまで暖められる。このために、供
給部20−1においては、通常、図3(b)に示される
渦巻き体を形成している棒状体の径がほぼ一定である。
【0013】圧縮部20−2は、供給部20−1から供
給されてきた樹脂の粒と粒との間には隙間があり、樹脂
が溶融することによってその体積は約半分に減少する。
この体積減少分を補うために、樹脂が通過できる空間を
減少させる。これは、圧縮部20−2において渦巻き体
を形成している棒状体にテーパを設けて渦巻き体の溝を
浅くすることにより実現している。このことにより、溶
融樹脂を圧縮し、摩擦による発熱効果を高め、樹脂圧力
を上げて、空気/樹脂に含まれている水分、揮発分ガス
などをホッパ側に押し戻す働きをする。このことから明
らかなように、加熱シリンダ内の樹脂圧力は圧縮部20
−2内が最も高くなる。
【0014】計量部20−3は、渦巻き体の溝の最も浅
い部分であり、この間では樹脂は大きな剪断力を加えら
れ、自己発熱を伴って均質な温度まで上げられる。そし
て、一定量の樹脂をノズル側へ送り出す作用をする。
【0015】なお、計量部20−3からノズル側への溶
融樹脂の送り出しは、ヘッド部20−4における逆流防
止リング20−5を通して行われる。逆流防止リング2
0−5は、計量工程においては図中の左寄りの位置にあ
り、この状態で計量部20−3からノズル側への溶融樹
脂の送り出しが可能となる。計量工程が終了すると、逆
流防止リング20−5は、圧力差により図中の右寄りの
位置に移動する。その結果、ノズル側から計量部20−
3側への樹脂の戻りが阻止される。
【0016】次に、図4を参照して、計量工程における
スクリュの回転数設定について説明する。図4は、スク
リュ背圧とスクリュ回転数について4段の設定例を示し
ている。4段の設定のうち、前の3段は樹脂温度の均一
化に用いられるのが普通であり、樹脂の滞留時間が長く
温度の高い加熱シリンダ前半の樹脂は比較的速いスクリ
ュ回転数と低い背圧の組合せで計量し、計量が進むに従
って樹脂の滞留時間を長く、樹脂の剪断発熱を増やすた
めに段階的に回転数を下げ、逆に背圧を上げて行く。4
段目の最終段は、充填工程の出発点となる計量値の精度
を上げるための設定を行う。すなわち、計量完了2〜3
mm手前でスクリュ回転のオーバランを防ぐための超低
速回転と、樹脂逆流を防ぐための超低背圧が設定され
る。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】上記の説明で明らかな
ように、計量工程におけるこれまでのスクリュ回転数設
定は、樹脂の滞留時間を考慮しながら、スクリュのスト
ローク、すなわちスクリュ位置に応じて多数の数値の設
定操作が必要である。しかも、この設定は、スクリュの
径が変更される場合にも、変更されなければならず、面
倒である。
【0018】そこで、本発明の課題は、計量工程におけ
るスクリュの回転数設定操作が簡単に済むようなスクリ
ュ回転数設定方法を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、スクリ
ュ回転用の駆動源と射出軸を駆動する射出用の駆動源と
による射出装置を備え、該射出装置にはスクリュの位置
を検出するための位置検出器が設けられ、この検出値に
応じて前記スクリュ回転用の駆動源の制御を行うコント
ローラを備えた射出成形機において、計量工程における
前記スクリュの回転数を、計量工程開始時にはNs、終
了時にはNeとして前記コントローラに設定し、該コン
トローラは、前記設定された回転数Ns及びNeと計量
工程開始時のスクリュ位置Ssと終了時のスクリュ位置
Seとから、計量工程の開始から終了までの前記スクリ
ュの回転数を前記検出値によって補完することを特徴と
する射出成形機のスクリュ回転数設定方法が提供され
る。
【0020】前記補完は、例えば現在のスクリュ位置に
よって直線補完する
【0021】なお、前記計量工程開始時のスクリュ位置
Ssは、スクリュ回転数が前記設定された回転数Nsに
達した位置である。
【0022】また、前記コントローラは、計量工程開始
時のスクリュ位置Ssと終了時のスクリュ位置Seとの
間のあらかじめ決められた比率に対応する位置までは前
記スクリュの回転数をNsとし、前記あらかじめ決めら
れた比率に対応する位置と前記スクリュ位置Seとの間
について、前記回転数Ns及びNeと前記中間位置と前
記スクリュ位置Seとを用いて、前記スクリュの回転数
を前記検出値によって補するようにしても良い。
【0023】
【発明の実施の形態】図1を参照して、本発明の実施の
形態について説明する。ここでは、本形態によるスクリ
ュの回転数設定を、図2で説明したような電動式の射出
装置に適用する場合について説明する。それ故、以下の
説明は図2をも参照して行う。
【0024】本形態における回転数設定操作は、オペレ
ータが計量工程開始時のスクリュ回転数Nsと、計量工
程終了時のスクリュ回転数Neとをコントローラ25に
対して設定するだけで良い。
【0025】コントローラ25は、計量工程の開始から
終了までのスクリュ回転数を、設定された回転数Ns及
びNeと位置検出器19からの検出値によって補して
制御する。具体的には、コントローラ25は、設定され
た回転数Ns及びNeと計量工程開始時のスクリュ位置
Ssと終了時のスクリュ位置Seとから、図1に実線で
示すように、計量工程の開始から終了までのスクリュの
回転数を検出値、すなわち現在のスクリュ位置によって
直線補する。なお、計量工程開始時のスクリュ位置S
sは、スクリュ回転数が設定された回転数Nsに達した
位置である。
【0026】図1の場合、現在のスクリュ位置をXとす
ると、補されるスクリュ回転数Yは、以下の式で算出
される。
【0027】 Y=Ne+{(Ns−Ne)/(Se−Ss)}・(Se−X) なお、図1に破線で示すように、コントローラ25は、
計量工程開始時のスクリュ位置Ssと終了時のスクリュ
位置Seとの間の位置(Ss+Se)/2(実施例では
1/2の中間位置)まではスクリュの回転数をNsと
し、以後、補間による回転数制御を行うようにしても良
い。この場合、コントローラ25は、中間位置とスクリ
ュ位置Seとの間について、上記と同様、回転数Ns及
びNeと中間位置(Ss+Se)/2とスクリュ位置S
eとを用いて、現在のスクリュ位置によってスクリュの
回転数を直線補する。なお、回転数Nsとする範囲
は、1/2の中間位置に限らず、あらかじめ決められた
比率に対応する位置としても良い。
【0028】以上のようにして、本形態では、計量工程
におけるスクリュの回転数設定を計量開始時と終了時の
2つの値について設定すれば良く、設定作業及び設定変
更作業は非常に簡単になる。
【0029】なお、上記の形態では、電動式の射出成形
機の場合について説明したが、本発明は油圧式の射出成
形機にも適用できることは言うまでも無い。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、計量工程におけるスク
リュの回転数設定を2つの値を入力するだけで済むよう
にしたことにより、オペレータによる設定作業を大幅に
簡略化することができ、設定変更時の作業も容易に行う
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による計量工程時のスクリュ回転数設定
を、電動射出成形機に適用した場合の実施の形態を説明
するための図である。
【図2】本発明が適用される電動射出成形機における射
出装置の構成を概略的に示した図である。
【図3】電動射出成形機におけるスクリュの構造を説明
するための図である。
【図4】従来の電動射出成形機における計量工程時のス
クリュ回転数設定の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
10 射出用のサーボモータ 12 ボールネジ 13 ナット 14 プレッシャプレート 15、16 ガイドバー 17 ベアリング 18 ロードセル 19 位置検出器 20 スクリュ 21 加熱シリンダ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スクリュ回転用の駆動源と射出軸を駆動
    する射出用の駆動源とによる射出装置を備え、該射出装
    置にはスクリュの位置を検出するための位置検出器が設
    けられ、この検出値に応じて前記スクリュ回転用の駆動
    源の制御を行うコントローラを備えた射出成形機におい
    て、 計量工程における前記スクリュの回転数を、計量工程開
    始時にはNs、終了時にはNeとして前記コントローラ
    に設定し、 該コントローラは、前記設定された回転数Ns及びNe
    と計量工程開始時のスクリュ位置Ssと終了時のスクリ
    ュ位置Seとから、計量工程の開始から終了までの前記
    スクリュの回転数を前記検出値によって補完することを
    特徴とする射出成形機のスクリュ回転数設定方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のスクリュ回転数設定方法
    において、前記計量工程開始時のスクリュ位置Ssは、
    スクリュ回転数が前記設定された回転数Nsに達した位
    置であることを特徴とする射出成形機のスクリュ回転数
    設定方法。
  3. 【請求項3】 請求項記載のスクリュ回転数設定方法
    において、前記補完は現在のスクリュ位置によって直線
    補完することを特徴とする射出成形機のスクリュ回転数
    設定方法。
  4. 【請求項4】 請求項1記載のスクリュ回転数設定方法
    において、前記コントローラは、計量工程開始時のスク
    リュ位置Ssと終了時のスクリュ位置Seとの間のあら
    かじめ決められた比率に対応する位置までは前記スクリ
    ュの回転数をNsとし、前記あらかじめ決められた比率
    に対応する位置と前記スクリュ位置Seとの間につい
    て、前記回転数Ns及びNeと前記中間位置と前記スク
    リュ位置Seとを用いて、前記スクリュの回転数を前記
    検出値によって補することを特徴とする射出成形機の
    スクリュ回転数設定方法。
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