JP3251669B2 - 射出成形機の計量制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形機の計量制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、射出成形機によって成形品を成形
する場合、まず、成形材料である樹脂を加熱シリンダに
よって溶融してスクリューヘッドの前方に蓄える作業、
すなわち計量が行われる。この計量工程においては、ス
クリューが駆動手段によって回転させられ、この時、樹
脂は回転する前記スクリューの溝の中を前方に移動し、
加熱シリンダ内で溶融し、スクリューヘッドの前方に蓄
えられる。

【０００３】樹脂の溶融に伴い発生する加熱シリンダ内
の樹脂圧は、スクリューに対する反力となり、該反力に
よってスクリューはあらかじめ設定された設定位置まで
後退させられる。こうして、スクリューヘッドの前方に
蓄えられた樹脂は、続いて該スクリューを射出用モータ
が前方に押し出すことによって射出ノズルから射出さ
れ、金型のキャビティ内に充填（じゅうてん）される。

【０００４】前記射出工程が完了した後に、キャビティ
内の樹脂が冷却して収縮する分を補うため、前記射出用
モータによって一定の力を作用させて保圧が行われる。
続いて、前記キャビティ内の樹脂が冷却され、エジェク
タ装置によって成形品が取り出される。ところで、前記
計量工程はスクリューが前記設定位置まで後退すると完
了するようになっているが、この場合、設定位置にスク
リューが到達してからスクリュー回転数を低下させる
か、又は設定位置のわずかに手前の位置をリミットスイ
ッチや別の設定によって検出し、その位置にスクリュー
が到達するとスクリュー回転数を低下させるようになっ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の射出成形機においては、計量工程が完了する前記設
定位置においてスクリューは停止せず、オーバーランが
発生してしまうだけでなく、オーバーランの量が樹脂の
種類、成形条件等によって変化してしまう。また、設定
位置のわずかに手前の位置を別に設定する場合も樹脂の
種類、成形条件等に対応して前記設定位置を変更するよ
うにしているが、そのための作業が煩わしく、また、設
定位置を変更しても実際にスクリューが停止する位置が
各ショットごとに異なってしまう。

【０００６】本発明は、前記従来の射出成形機の問題点
を解決して、計量工程が完了した時にスクリューのオー
バーランが発生するのを防止し、各ショットごとに射出
される樹脂量を安定させることができる射出成形機の計
量制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の射
出成形機の計量制御装置においては、加熱シリンダ内に
おいて進退自在に配設されたスクリューと、該スクリュ
ーを進退させる射出用モータと、前記スクリューを回転
させる回転用モータを有する。そして、スクリューの背
圧を検出する手段と、スクリュー速度を検出する手段
と、スクリュー回転数を検出する手段が設けられるとと
もに、スクリュー速度を最大値から０まで変化させた速
度パターンを格納した記憶装置が設けられる。

【０００８】また、計量工程が完了する位置のわずかに
手前の切換位置まで射出用モータによる圧力制御を行
い、前記切換位置において圧力制御から速度制御に切り
換える手段が設けられる。該速度制御においては、前記
速度パターンに基づいて射出用モータによる速度制御が
行われるとともに、前記速度パターンのスクリュー速度
に対応して、回転用モータによる速度制御が行われる。

【０００９】

【作用】本発明によれば、前記のように射出成形機の計
量制御装置は、加熱シリンダ内において進退自在に配設
されたスクリューと、該スクリューを進退させる射出用
モータと、前記スクリューを回転させる回転用モータを
有する。そして、スクリューの背圧を検出する手段と、
スクリュー速度を検出する手段と、スクリュー回転数を
検出する手段が設けられるとともに、スクリュー速度を
最大値から０まで変化させた速度パターンを格納した記
憶装置が設けられる。

【００１０】また、計量工程が完了する位置のわずかに
手前の切換位置まで射出用モータによる圧力制御を行
い、スクリューの背圧を設定値にする。前記切換位置に
おいて圧力制御から速度制御に切り換えられる。該速度
制御においては、前記記憶装置から速度パターンが読み
出され、該速度パターンに基づいて射出用モータによる
速度制御が行われるとともに、前記速度パターンのスク
リュー速度に対応してスクリュー回転数の設定値が計算
され、回転用モータによる速度制御が行われる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示す射
出成形機の計量制御装置のブロック図、図２は本発明の
実施例を示す射出成形機の計量制御装置の速度と位置偏
差の関係図、図３は速度パターン値と位置偏差の関係を
示す図である。図２の（ａ）は速度パターンを示す図、
（ｂ）はスクリューの後退量の変化を示す図、（ｃ）は
位置偏差の変化を示す図である。

【００１２】図において、１１は図示しないスクリュー
を進退させるために駆動される射出用モータとしての射
出用サーボモータ、１２は計量工程時にスクリューを回
転させるために駆動される回転用モータとしての回転用
サーボモータである。前記射出用サーボモータ１１及び
回転用サーボモータ１２にはそれぞれエンコーダ１３，
１４が設けられ、回転数を検出することができるように
なっている。

【００１３】１５は前記エンコーダ１３が検出した回転
数の信号を受けるとともに射出用サーボモータ１１に駆
動電流を供給する射出用サーボアンプ、１６は前記エン
コーダ１４が検出した回転数の信号を受けるとともに回
転用サーボモータ１２に駆動電流を供給する回転用サー
ボアンプ、１７はＲＡＭ、１８は前記射出用サーボアン
プ１５及び回転用サーボアンプ１６に対してそれぞれ速
度指令信号を出力する可塑化用コントローラ、２０はス
クリューの背圧を検出するためにスクリューの後端に配
設されたロードセルなどの圧力検出器である。

【００１４】次に、前記構成の射出成形機の計量制御装
置の動作について説明する。計量工程時において、可塑
化用コントローラ１８は、樹脂の供給に伴い発生するス
クリューの背圧を前記圧力検出器２０によって検出し、
検出した圧力が設定値になるように射出用サーボモータ
１１を駆動し、圧力制御を行う。そして、計量工程が完
了する設定位置のわずかに手前で射出用サーボモータ１
１による圧力制御から速度制御に切り換える。この場
合、ＲＡＭ１７内には図２で示す速度パターンがあらか
じめ格納されていて、速度パターン値に従い速度制御が
行われ、前記設定位置を目標値としてスクリューを後退
させる。

【００１５】この時、図２の（ａ）に示すように、射出
用サーボモータ１１が速度制御を行う際の設定値である
速度パターン値Ｖ_P は Ｖ_P ＝Ｖ₀ −ａｔ Ｖ₀ ：計量工程時において想定されるスクリュー速度Ｖ
の最大値 ａ：加速度 ｔ：時間 の一次関数で表すことができる。したがって、スクリュ
ーの後退量Ｓ_t は Ｓ_t ＝Ｖ₀ ｔ−（１／２）ａｔ² ＝（Ｖ₀ ² −Ｖ_P ² ）／２ａ …（１） となり、図２の（ｂ）に示すように推移する。

【００１６】ここで、前記加速度ａは ａ＝Ｖ₀ ／Ｔ₀ …（２） Ｔ₀ ：速度パターン値Ｖ_P が最大値Ｖ₀ から０になるま
での時間であり、また、計量工程が完了する設定位置か
らスクリュー位置を減じた位置偏差ｅは、速度制御区間
において ｅ＝ｅ₀ −Ｓ_t …（３） ｅ₀ ：スクリュー速度Ｖが最大値Ｖ₀ から０になるまで
にスクリューが進む距離であり、位置偏差ｅの最大値と
なり、図２の（ｃ）に示すように推移する。

【００１７】また、最大値ｅ₀ は式（１）において、 ｔ＝Ｔ₀ とすることによって ｅ₀ ＝Ｖ₀ Ｔ₀ −（１／２）ａＴ₀ ² …（４） で表すことができる。

【００１８】したがって、式（１），（２），（３）及
び（４）から速度パターン値Ｖ_P は Ｖ_P ＝√（２Ｖ₀ ｅ／Ｔ₀ ） …（５） となり、図３に示すように推移する。このように、位置
偏差ｅをパラメータとして速度パターン値Ｖ_P を決定す
ることができる。ただし、計量工程中に式（５）の計算
を可塑化用コントローラ１８に逐次させると、計算負荷
が増大して制御性能が低下するため、あらかじめ式
（５）によって速度パターン値Ｖ_P を計算し、ＲＡＭ１
７に記憶させておく。そして、計量工程が完了する設定
位置にスクリューが近づくと、位置偏差ｅは減少し、や
がて ｅ₀ ＞ｅ となるとともに、速度パターン値Ｖ_P も減少する この時、圧力制御中の射出用サーボアンプ１５に与える
速度指令値Ｖ_C を Ｖ_C ＝Ｖ_S とし、この速度指令値Ｖ_S と位置偏差ｅの値に相当する
速度パターン値Ｖ_P を逐次比較する。そして、 Ｖ_S ＞Ｖ_P となった時点で Ｖ_C ＝Ｖ_P とし、射出用サーボモータ１１の圧力制御を打ち切り、
速度制御に切り換えて、位置偏差ｅの大きさに相当する
速度パターン値Ｖ_P を順次射出用サーボアンプ１５に出
力する。

【００１９】なお、前記速度パターンは二次以上の関数
又は他の曲線によって設定してもよい。また、加速度
ａ、最大値Ｖ₀ 及び減速時間Ｔ₀ は射出成形機の可塑化
装置の規格などによって最適値が決定される。図４は本
発明の射出成形機の計量制御装置の動作を示すフローチ
ャート、図５は本発明の射出成形機の計量制御装置にお
けるタイムチャートである。図５の（ａ）は射出用サー
ボアンプ１５に与える速度指令値Ｖ_C のタイムチャー
ト、（ｂ）は回転用サーボアンプに与える回転速度指令
値Ｎ_C のタイムチャートである。ステップＳ１ スクリ
ューの背圧が設定値になるように射出用サーボモータ１
１（図１）を圧力制御する。この間、速度指令値Ｖ_C は
最大値Ｖ₀ より低い値Ｖ_Sで推移する。ステップＳ２
位置偏差ｅが減少して最大値ｅ₀ に達したか否かを判断
する。位置偏差ｅが大きく、最大値ｅ₀ に達していない
場合はステップＳ１に戻り、最大値ｅ₀ に達している場
合はステップＳ３に進む。ステップＳ３ 速度指令値Ｖ
_S が速度パターン値Ｖ_P より大きいか否かを判断する。
大きい場合はステップＳ４に進み、小さい場合はステッ
プＳ１に戻る。ステップＳ４ 速度指令値Ｖ_C が、 Ｖ_C ＝Ｖ_P となるように射出用サーボモータ１１を速度制御し、か
つ、スクリュー回転数Ｎの設定値Ｎ_C が、 Ｎ_C ＝Ｖ_C ・Ｎ_S ／Ｖ_S となるように回転用サーボモータ１２を速度制御する。
ステップＳ５ 位置偏差ｅが０であるか否かを判断す
る。０の場合は計量工程を完了し、０でない場合はステ
ップＳ４に戻る。

【００２０】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形すること
が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するもの
ではない。

【００２１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、射出成形機の計量制御装置は、加熱シリンダ内に
おいて進退自在に配設されたスクリューと、該スクリュ
ーを進退させる射出用モータと、前記スクリューを回転
させる回転用モータを有する。そして、スクリューの背
圧を検出する手段と、スクリュー速度を検出する手段
と、スクリュー回転数を検出する手段が設けられるとと
もに、スクリュー速度を最大値から０まで変化させた速
度パターンを格納した記憶装置が設けられる。

【００２２】計量工程が完了する位置のわずかに手前の
切換位置まで射出用モータによる圧力制御を行い、スク
リューの背圧を設定値にする。前記切換位置において圧
力制御から速度制御に切り換えられる。該速度制御にお
いては、前記記憶装置から速度パターンが読み出され、
該速度パターンに基づいて射出用モータによる速度制御
が行われるとともに、前記速度パターンのスクリュー速
度に対応してスクリュー回転数の設定値が計算され、回
転用モータによる速度制御が行われる。

【００２３】このように、計量工程が完了する設定位置
を目標にしながら射出用モータによる速度制御でスクリ
ュー速度が自動的に低下させられるため、樹脂の種類、
成形条件等に対応してスクリューの回転数を低下させる
設定位置を設定する必要がなくなり、作業が簡素化され
るとともに各ショットごとのスクリューの停止位置が安
定する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す射出成形機の計量制御装
置のブロック図である。

【図２】本発明の実施例を示す射出成形機の計量制御装
置の速度と位置偏差の関係図である。

【図３】速度パターン値と位置偏差の関係を示す図であ
る。

【図４】本発明の射出成形機の計量制御装置の動作を示
すフローチャートである。

【図５】本発明の射出成形機の計量制御装置におけるタ
イムチャートである。

【符号の説明】

１１ 射出用サーボモータ １２ 回転用サーボモータ １３，１４ エンコーダ １５ 射出用サーボアンプ １６ 回転用サーボアンプ １７ ＲＡＭ １８ 可塑化用コントローラ ２０ 圧力検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−119020（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−158417（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/46 - 45/54 B29C 45/76 - 45/82

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）加熱シリンダ内において進退自在
   に配設されたスクリューと、（ｂ）該スクリューを進退
   させる射出用モータと、（ｃ）前記スクリューを回転さ
   せる回転用モータと、（ｄ）スクリューの背圧を検出す
   る手段と、（ｅ）スクリュー速度を検出する手段と、
   （ｆ）スクリュー回転数を検出する手段と、（ｇ）スク
   リュー速度を最大値から０まで変化させた速度パターン
   を格納した記憶装置と、（ｈ）計量工程が完了する位置
   のわずかに手前の切換位置まで射出用モータによる圧力
   制御を行い、前記切換位置において圧力制御から速度制
   御に切り換える手段と、（ｉ）前記速度パターンに基づ
   いて射出用モータによる速度制御を行う手段と、（ｊ）
   前記速度パターンのスクリュー速度に対応して、回転用
   モータによる速度制御を行う手段を有することを特徴と
   する射出成形機の計量制御装置。