JP3253569B2 - 射出成形機の計量制御方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、射出成形機の計
量工程中の被射出物の計量制御方法および装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機の自動化に際しては成形品の
品質の向上、省エネルギー化および生産性の向上が要求
されるが、特に射出成形機の計量工程中の樹脂量の計量
の精度の向上が要求される。射出成形品の品質は射出速
度、圧力、樹脂温度や射出量等により左右され、バラツ
キの少ない正確な射出量を得るためには高い精度で計量
しなければならない。

【０００３】また、射出成形機において粒状の樹脂を均
質な溶融状態にするためにヒータによって加熱し、スク
リュによりせん断、混練することが行われる。この場
合、スクリュの回転数および背圧を樹脂の種類、温度に
合わせて効果的に制御することにより、計量に必要なエ
ネルギーを最小にすることができ、計量に要する時間を
できる限り短縮させることによって、生産性の向上が図
れる。

【０００４】図６は射出成形機の計量機構部分を示す構
成図である。射出成形機では、加熱シリンダ内に回転可
能に設けられかつ全面にネジ溝が形成された棒状のスク
リュ１を駆動モータ３０により回転駆動し、スクリュ１
の回転駆動によりホッパ３に収納されている樹脂４はス
クリュ１のネジ溝を伝わって送られ、ヒータ（図示せ
ず）によって加熱されながらスクリュ１の回転によりせ
ん断、混練されて可塑化されて、逆流防止弁７を介して
シリンダ２へ送られる。

【０００５】この場合、シリンダ２の先端に設けられて
いるノズル５に設けられた弁が閉められているので、シ
リンダ２内に満たされた樹脂６の圧力によりプランジャ
８が図６に示すＹ方向に後退する。

【０００６】つまり、計量時には溶融した樹脂６が外部
に流れ出さない構造となっており、シリンダ２内へノズ
ル５やホッパ３から空気が吸引されないようにすると共
に、正確な樹脂量を計量するために駆動装置２０による
プランジャ８の駆動で樹脂６に一定の背圧が加えられ
る。

【０００７】したがって、スクリュ１の回転によって生
じるシリンダ２内の樹脂圧と駆動装置２０からの背圧と
の差によって、プランジャ８は徐々に矢印Ｙ方向に後退
させられる。これらスクリュ１の回転数と背圧は使用す
る樹脂４の種類、温度等から経験的に設定され、射出量
である樹脂量を決めるプランジャ８の位置は位置センサ
等の位置検出手段２１によって検出され、駆動装置２０
によってその位置が制御される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
従来の計量方法によるときは、プランジャ位置を直接決
定する要素がなく、スクリュ回転数と樹脂に加えられる
背圧との相互関係により、プランジャ位置を間接的にし
か制御できないという問題点があるほか、射出量を決定
する計量終了位置にプランジャを停止させることが困難
であるという問題点がある。

【０００９】すなわち、位置センサ等の位置検出手段２
１が計量終了位置を検出してからスクリュ１の回転を停
止させたのでは、プランジャ８は所望の位置を行き過ぎ
てしまう。したがって、この行き過ぎをなくすためには
プランジャ８が計量終了位置９に近づくにしたがい、ス
クリュ１の回転数を徐々に下げていくとか、または計量
終了位置９に対する行き過ぎ量を見越して計量終了位置
９を手前に設定しておくなどの対策がとられる。

【００１０】この対策をとるために、実際には計量工程
の試行錯誤を繰り返して計量終了位置９を決定する必要
があり、更にスクリュ１の回転数の低下の程度や計量終
了位置９の行き過ぎ量は樹脂４の種類によって異なるの
みならず、温度変化や樹脂４の温度、ホッパ３からシリ
ンダ２への移送量等の変化が外乱として加わる。

【００１１】この結果、計量終了位置９の設定が煩雑で
あるばかりか正確な射出量を得ることも困難であり、射
出量にバラツキが生じ、成形品の品質の低下は免れない
という問題点がある。

【００１２】さらに、このような従来の計量方法では、
プランジャ８を、より正確に計量終了位置９で停止させ
るために、スクリュ１の回転数を定常回転時でも必要以
上に小さくしなければならず、計量に要する時間が長く
なったり、生産性が低下する共にエネルギー効率も低く
なるという問題点が生ずる。

【００１３】本発明は、射出成形機における樹脂量の計
量を正確に行うことができる射出成形機の計量制御方法
および装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる射出成形
機の計量制御方法は、スクリュを回転駆動して被射出物
を加熱しながらシリンダ内に送出し該シリンダ内に送出
された被射出物に対しプランジャを介して一定の背圧を
加えプランジャ位置に基づいて被射出物の計量を行う射
出成形機の計量工程における計量制御方法であって、プ
ランジャ位置が計量終了位置より手前の予め定めたプラ
ンジャ位置に達するまでの期間、スクリュ回転数を検出
した回転数検出信号をフィードバック信号として、予め
定めた回転数パターンにしたがってスクリュ回転駆動手
段の回転数を制御し、プランジャ位置が予め定めた前記
プランジャ位置に達してから計量終了位置に達するまで
の期間、プランジャ位置を検出した位置検出信号をフィ
ードバック信号として、予め定めたプランジャ位置パタ
ーンにしたがってスクリュ回転駆動手段の回転数を制御
し、プランジャ位置が前記計量終了位置に達したときに
スクリュ回転を停止させることを特徴とする。

【００１５】本発明にかかる射出成形機の計量制御方法
によれば、プランジャ位置が計量終了位置より手前の予
め定めたプランジャ位置に達するまでの期間は、スクリ
ュ回転数を検出した回転数検出信号がフィードバック信
号とされて、スクリュ回転駆動手段の回転数が予め定め
た回転数パターンにしたがって制御される。ついで、プ
ランジャ位置が予め定めた前記プランジャ位置に達して
から計量終了位置に達するまでの期間は、プランジャ位
置を検出した位置検出信号がフィードバック信号とされ
て、スクリュ回転駆動手段の回転数が予め定めたプラン
ジャ位置パターンにしたがって制御され、プランジャが
前記計量終了位置に達したときに停止させられる。

【００１６】しかるに、本発明にかかる射出成形機の計
量制御方法では、プランジャが前記プランジャ位置に達
してから計量終了位置に達するまでの期間は、回転数検
出信号に代わってプランジャ位置を検出した位置検出信
号がフィードバック信号とされて、予め定めたプランジ
ャ位置パターンにしたがってスクリュ回転数が制御され
る位置制御にて制御されるため、プランジャをより正確
に計量終了位置において停止させることができる。

【００１７】本発明にかかる射出成形機の計量制御装置
は、スクリュを回転駆動して被射出物を加熱しながらシ
リンダ内に送出し該シリンダ内に送出された被射出物に
対しプランジャを介して一定の背圧を加えプランジャ位
置に基づいて被射出物の計量を行う射出成形機の計量制
御装置であって、プランジャ位置を検出するプランジャ
位置検出手段と、プランジャ位置検出手段による検出プ
ランジャ位置が計量終了位置より手前の予め定めたプラ
ンジャ位置に達するまでの期間、スクリュ回転数を検出
した検出回転数信号をフィードバック信号として、予め
定めた回転数パターンにしたがってスクリュ回転駆動手
段の回転数を制御するスクリュ駆動モータ第１制御手段
と、プランジャ位置検出手段による検出プランジャ位置
が前記予め定めたプランジャ位置に達してから前記計量
終了位置に達するまでの期間、プランジャ位置検出手段
からのプランジャ位置検出信号をフィードバック信号と
して、予め定めたプランジャ位置パターンにしたがって
スクリュ回転駆動手段の回転数を制御し、かつ前記計量
終了位置においてスクリュ回転を停止させるスクリュ駆
動モータ第２制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００１８】本発明にかかる射出成形機の計量制御装置
によれば、プランジャ位置検出手段による検出プランジ
ャ位置が計量終了位置より手前の予め定めたプランジャ
位置に達するまでの期間は、スクリュ回転数を検出した
検出回転数信号がフィードバック信号とされて、スクリ
ュ回転駆動手段の回転数が予め定めた回転数パターンに
したがって、スクリュ駆動モータ第１制御手段によって
回転数制御され、プランジャ位置が前記予め定めたプラ
ンジャ位置に達してから前記計量終了位置に達するまで
の期間は、スクリュ回転数を検出した検出回転数信号に
代わってプランジャ位置検出信号がフィードバック信号
とされて、スクリュ回転駆動手段の回転数が予め定めた
プランジャ位置パターンにしたがって、スクリュ駆動モ
ータ第２制御手段によって回転数制御され、このスクリ
ュ駆動モータ第２制御手段による制御は位置制御である
ため、プランジャをより正確に計量終了位置において停
止させることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる射出成形機
の計量制御方法および装置を実施の一形態によって説明
する。

【００２０】図１は本発明の実施の一形態にかかる計量
制御装置を説明するための射出成形機の計量機構部分の
構成を示すブロック図である。

【００２１】本発明の実施の一形態にかかる射出成形機
の計量機構部分において、図６に示した計量機構部分と
同一の構成要素には同一の符号を付して示してある。

【００２２】本発明の実施の一形態にかかる射出成形機
の計量機構部分は、図６に示した射出成形機の計量機構
部分に加えるに図１に示すように、駆動モータ３０のロ
ータの回転数を検出する回転数センサ３１と制御装置４
０とを備えている。

【００２３】制御装置４０は、駆動モータ３０のロータ
の回転数を回転数センサ３１の出力に基づき制御するス
クリュ駆動モータ第１制御手段４１と、駆動モータ３０
のロータの回転数を位置検出手段２１の出力に基づき制
御するスクリュ駆動モータ第２制御手段４２と、位置検
出手段２１の出力に基づき駆動装置２０を制御してプラ
ンジャ８を介して樹脂６に一定の背圧を加えるプランジ
ャ駆動装置制御手段４３と、プランジャ８が予め定めた
プリセット位置Ｘｃに達したことを検出するプランジャ
プリセット位置到着検出手段４４と、プランジャ８が計
量終了位置Ｘ０に達したことを検出するプランジャ計量
終了位置検出手段４５とを機能的に備えている。

【００２４】制御装置４０は、計量開始指示信号Ｓｉ、
回転数センサ３１から出力されるスクリュ回転数検出信
号Ｒｆ、位置検出手段２１から出力されるプランジャ位
置検出信号Ｓｆを受け、スクリュ回転信号Ｒｉを駆動モ
ータ３０に送出して駆動モータ３０の回転数を制御し、
かつプランジャ背圧信号Ｐｉを駆動装置２０に送出して
プランジャ８を介して樹脂６に一定の背圧を加えさせ
る。

【００２５】スクリュ駆動モータ第１制御手段４１はプ
ランジャ８が予め定めたプリセット位置Ｘｃに達するま
でスクリュ回転数検出信号Ｒｆをフィードバック信号と
して駆動モータ３０のロータの回転数を予め定めた回転
数パターンにしたがって回転数制御をし、スクリュ駆動
モータ第２制御手段４２はプランジャ８が予め定めたプ
リセット位置Ｘｃに達してからプランジャ８が計量終了
位置Ｘ０に達するまでプランジャ位置検出信号信号Ｓｆ
をフィードバック信号として駆動モータ３０のロータの
回転数を予め定めたプランジャ位置パターンにしたがっ
て回転数制御をし、プランジャ駆動装置制御手段４３は
位置検出手段２１の出力に基づき駆動装置２０を制御し
てプランジャ８を介して樹脂６に一定の背圧を加える制
御をする。

【００２６】ここで、使用する樹脂４の種類、温度、射
出量等に基づく回転数パターン、プランジャ位置パター
ン、一定の背圧をプランジャ８を介して樹脂６に加える
ためのプランジャ背圧信号パターン、プランジャ８のプ
リセット位置Ｘｃ、計量終了位置Ｘ０は制御装置４０の
図示しない記憶手段中に予め記憶させてある。

【００２７】使用する樹脂４の種類、温度、射出量等の
指示信号と共に、計量開始指示信号Ｓｉが制御装置４０
に入力される。

【００２８】この計量開始指示信号Ｓｉ等を受けて、樹
脂４の種類、温度、射出量等に基づき、記憶手段から読
み出された回転数パターン、プランジャ位置パターンに
基づくスクリュ回転信号Ｒｉが駆動モータ３０に供給さ
れて、駆動モータ３０のロータの回転数が制御され、プ
ランジャ背圧信号パターンに基づくプランジャ背圧信号
Ｐｉが駆動手段２０に供給されて、一定の背圧がプラン
ジャ８を介して樹脂６に加えられる。

【００２９】ここで、駆動モータ３０に連結されている
回転数センサ３１は、スクリュ１の回転数を検知してス
クリュ回転数検出信号Ｒｆを制御装置４０へ送出し、ま
た、駆動装置２０に連結されている位置検出手段２１
は、プランジャ８の位置を検知して、プランジャ位置検
出信号Ｓｆを制御装置４０へ送出している。

【００３０】スクリュ回転信号Ｒｉにより駆動モータ３
０のロータが回転させられることによりスクリュ１が回
転駆動される。スクリュ１の回転によってホッパ３に収
納されている樹脂４はスクリュ１のネジ溝を伝わって送
られ、ヒータ（図示せず）によって加熱されながらせん
断、混練されて可塑化され、逆流防止弁７を介してシリ
ンダ２へ送られる。

【００３１】この結果、スクリュ１によりせん断、混練
されて可塑化された樹脂６がシリンダ２内に満たされ、
この圧力によりプランジャ８は矢印Ｙ方向に後退する。
このとき、シリンダ２内に空気が吸入されないようにし
ながら正確な樹脂量を計量するために、プランジャ８に
一定の背圧が加えられる。すなわち駆動装置２０がプラ
ンジャ背圧信号Ｐｉに基づいて駆動され、駆動装置２０
に連結されたボールネジが回転することにより樹脂６に
背圧として作用し、樹脂６に加えられる。

【００３２】次に、本発明の実施の一形態にかかる計量
制御装置による作用を、図２に示す制御装置４０による
制御の流れに基づいて説明する。

【００３３】制御装置４０に計量開始指示信号Ｓｉ等が
供給されると、駆動モータ３０にスクリュ駆動モータ第
１制御手段４１の制御のもとにスクリュ回転信号Ｒｉが
与えられ、予め決められた回転数パターンに基づいてス
クリュ１が回転駆動させられる（ステップＳ１）。

【００３４】このときの駆動モータ３０のロータ回転数
を制御するためのフィードバック信号には回転数センサ
３１からのスクリュ回転数検出信号Ｒｆが用いられ、ス
クリュ回転信号Ｒｉは回転数パターンによる回転数とス
クリュ回転数検出信号Ｒｆとの偏差に基づく信号であっ
て、回転数パターンにしたがう回転数にスクリュ１が制
御される。本明細書において、回転数センサ３１からの
信号をフィードバック信号として駆動モータ３０のロー
タの回転数を制御するため、この制御を回転数制御とも
記す。

【００３５】一方、スクリュ１の回転駆動にしたがって
樹脂６の圧力に対抗してプランジャ８の位置は矢印Ｙ方
向に移動し、駆動装置２０にプランジャ駆動装置制御手
段４３の制御のもとにプランジャ背圧信号Ｐｉが与えら
れ、プランジャ８に一定の背圧が印加されている。駆動
装置２０によるプランジャの位置制御には位置検出手段
２１から出力されるプランジャ位置検出信号Ｓｆが用い
られている。

【００３６】この状態が継続されて、プランジャ８の位
置が図３のプリセット位置Ｘｃに達したか否かがチェッ
クされる（ステップＳ２）。このチェックは、プランジ
ャ位置検出信号Ｓｆに基づきプランジャプリセット位置
到着検出手段４４によってなされる。

【００３７】プランジャ８の位置がプリセット位置Ｘｃ
に達するまではステップＳ１が実行され、ステップＳ２
においてプランジャ８の位置がプリセット位置Ｘｃに達
したと判別されたときは、ステップＳ２に続いて駆動モ
ータ３０の制御がスクリュ回転数検出信号Ｒｆをフィー
ドバック信号とする回転数制御に代わって、プランジャ
位置検出信号Ｓｆがフィードバック信号として用いられ
る回転数制御に変更される。この結果、スクリュ回転信
号Ｒｉはプランジャ位置パターンによるプランジャ位置
とプランジャ位置検出信号Ｓｆとの偏差に基づく信号と
なって、プランジャ位置パターンにしたがう回転数にス
クリュ１が制御される。

【００３８】本明細書において、位置検出手段２１によ
って検出したプランジャ位置に基づいて駆動モータ３０
のロータの回転数を制御するため、この制御を位置制御
とも記す。

【００３９】したがって、プランジャ８の位置が図３の
プリセット位置Ｘｃに達したとき、駆動モータ３０の制
御が回転数制御から位置制御に変更される（ステップＳ
３）。このように、プリセット位置Ｘｃは駆動モータ３
０の制御を回転数制御から位置制御に変更する制御切換
位置として作用する。

【００４０】ステップＳ３に続いて位置制御による駆動
モータ３０の制御が行われて、プランジャ８が計量終了
位置Ｘ０にまで到達するのを待つ（ステップＳ４）。ス
テップＳ４において図４に示すようにプランジャ８の位
置が計量終了位置Ｘ０に到達したときは、プランジャ計
量終了位置検出手段４５によってその旨が検出されて、
計量終了とされる。

【００４１】上記した制御装置４０による制御の流れに
基づく制御パターンを図５に基づいてさらに説明する。

【００４２】図５（ａ）および図５（ｂ）は、プランジ
ャ８の位置に対する駆動モータ回転数およびプランジャ
８の移動速度を模式的に示している。

【００４３】図５（ａ）および図５（ｂ）において、区
間“ア”は速度制御が実行されている期間であり、区間
“イ”は位置制御が実行されている期間である。また、
図５（ａ）中、一点鎖線は回転数パターンの一例を示
し、図５（ｂ）中、一点鎖線はプランジャ位置パターン
の一例を示す。

【００４４】図５（ａ）および図５（ｂ）から明らかな
ように、ステップＳ１〜ステップＳ２において、プラン
ジャ８の位置がプリセット位置Ｘｃに達するまでは、区
間“ア”に示すように、駆動モータ３０の回転数はスク
リュ回転数検出信号Ｒｆをフィードバック信号として回
転数パターンに基づく回転数制御がなされる。この間、
プランジャ８は樹脂の湿度、種類、その他の特性によ
り、図５（ｂ）中、区間“ア”に示すように、脈動しな
がら順次プリセット位置Ｘｃ方向へ移動する。

【００４５】プリセット位置Ｘｃにプランジャ８が達し
てから計量終了位置に達するまで、区間“イ”に示すよ
うに、駆動モータ３０の回転数はプランジャ位置検出信
号Ｓｆをフィードバック信号としてプランジャ位置パタ
ーンに基づく位置制御がなされる。この間、駆動モータ
３０の回転数は図５（ａ）中、区間“イ”に示すよう
に、脈動しながら回転数が減少していく。

【００４６】なお、プランジャ位置パターンは必ずしも
図５（ｂ）において一点鎖線で示すような直線である必
要はなく、図５（ｂ）において破線または二点鎖線で示
すような凸曲線または凹曲線であっても差し支えない。

【００４７】この場合に、プリセット位置Ｘｃと計量終
了位置Ｘ０との間の距離は、計量過程でプランジャ８が
移動する距離に比べ十分短く設定されるため、駆動モー
タ３０の回転数制御から位置制御への切替時における背
圧の脈動は無視することができる。したがって、この方
法により計量時のプランジャ８による圧力を一定にし、
正確な背圧量を制御することができる。

【００４８】以上説明したように、本発明の実施の一形
態にかかる射出成形機の計量制御方法および装置によれ
ば、プリセット位置Ｘｃにプランジャ８が到達するまで
は回転数制御された駆動モータ３０のロータの回転によ
ってスクリュ１が回転制御され、プリセット位置Ｘｃに
プランジャが到達した以降は位置制御された駆動モータ
３０のロータの回転によってスクリュ１が回転制御さ
れ、かつプリセット位置Ｘｃと計量終了位置Ｘ０との間
の距離は計量過程でプランジャ８が移動する距離に比べ
十分短く設定されるため、プランジャ８の停止位置の行
き過ぎはなく、かつスクリュ１の回転数を定常回転時で
も必要以上に小さくする必要もなく、正確な計量が行え
ることになる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように本発明にかかる射出
成形機の計量制御方法および装置によれば、計量に長時
間を必要とせずに、射出成形機の射出樹脂量の計量を正
確に行うことができるという効果が得られて、高品質な
成形品を生産することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態にかかる射出成形機の計
量機構部分の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施の一形態にかかる射出成形機の計
量制御による計量過程のフローチャートである。

【図３】本発明の実施の一形態にかかる射出成形機の計
量制御による計量過程の説明図である。

【図４】本発明の実施の一形態にかかる射出成形機の計
量制御による計量過程の説明図である。

【図５】本発明の実施の一形態にかかる射出成形機の作
用の説明に供する模式図である。

【図６】従来の射出成形機の計量機構部分の構成を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１…スクリュ ２…シリンダ ３…ホッパ ４、６…樹脂 ５…ノズル ８…プランジャ ２０…駆動装置 ２１…位置検出
手段 ３０…駆動モータ ３１…回転数セ
ンサ ４０…制御装置 ４１…スクリュ駆動モータ第１制御手段 ４２…スクリュ駆動モータ第２制御手段 ４３…プランジャ駆動装置制御手段 ４４…プランジャプリセット位置到着検出手段 ４５…プランジャ計量終了位置検出手段

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スクリュを回転駆動して被射出物を加熱し
   ながらシリンダ内に送出し該シリンダ内に送出された被
   射出物に対しプランジャを介して一定の背圧を加えプラ
   ンジャ位置に基づいて被射出物の計量を行う射出成形機
   の計量工程における計量制御方法であって、 プランジャ位置が計量終了位置より手前の予め定めたプ
   ランジャ位置に達するまでの期間、スクリュ回転数を検
   出した回転数検出信号をフィードバック信号として、予
   め定めた回転数パターンにしたがってスクリュ回転駆動
   手段の回転数を制御し、 プランジャ位置が予め定めた前記プランジャ位置に達し
   てから計量終了位置に達するまでの期間、プランジャ位
   置を検出した位置検出信号をフィードバック信号とし
   て、予め定めたプランジャ位置パターンにしたがってス
   クリュ回転駆動手段の回転数を制御し、プランジャ位置
   が前記計量終了位置に達したときにスクリュ回転を停止
   させることを特徴とする射出成形機の計量制御方法。
2. 【請求項２】スクリュを回転駆動して被射出物を加熱し
   ながらシリンダ内に送出し該シリンダ内に送出された被
   射出物に対しプランジャを介して一定の背圧を加えプラ
   ンジャ位置に基づいて被射出物の計量を行う射出成形機
   の計量制御装置であって、 プランジャ位置を検出するプランジャ位置検出手段と、 プランジャ位置検出手段による検出プランジャ位置が計
   量終了位置より手前の予め定めたプランジャ位置に達す
   るまでの期間、スクリュ回転数を検出した検出回転数信
   号をフィードバック信号として、予め定めた回転数パタ
   ーンにしたがってスクリュ回転駆動手段の回転数を制御
   するスクリュ駆動モータ第１制御手段と、 プランジャ位置検出手段による検出プランジャ位置が前
   記予め定めたプランジャ位置に達してから前記計量終了
   位置に達するまでの期間、プランジャ位置検出手段から
   のプランジャ位置検出信号をフィードバック信号とし
   て、予め定めたプランジャ位置パターンにしたがってス
   クリュ回転駆動手段の回転数を制御し、かつ前記計量終
   了位置においてスクリュ回転を停止させるスクリュ駆動
   モータ第２制御手段とを備えたことを特徴とする射出成
   形機の計量制御装置。