JP4109294B2 - 射出成形機の射出制御方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、可塑化計量工程と射出工程とを含む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。

従来のインラインスクリュ式射出成形機では、可塑化計量工程において、設定された計量完了位置でスクリュ回転を停止した後、加熱シリンダ先端からのドルーリング防止のために計量完了位置よりも後方にスクリュを下げるサックバック工程を行い、射出開始まで位置フィードバック制御を行うことでサックバックした位置を保持している。

また、射出工程中に加熱シリンダの前方に溜められた溶融樹脂がスクリュ内に逆流しないようにスクリュ先端に逆流防止リング機構が設けられており、逆流防止リング機構は、逆流防止リングの前後の圧力差によって開閉される構造のものが一般的である（例えば下記特許文献１）。

特公平５−１１７４０号公報

かかる従来の技術において、多量生産される成形品が一定の品質で安定して生産されているかを管理する方法として、一般的に金型内に溶融樹脂を充填した後のスクリュ位置である残量バラツキや成形品の重量バラツキが重視されるが、残量バラツキや成形品の重量バラツキは、射出前の加熱シリンダの前方に溜められた溶融樹脂量のバラツキと射出時の逆流防止リング機構の閉じバラツキに大きく依存する。

スクリュ回転中はスクリュ後退力を一定にする背圧フィードバック制御を行うことで、設定された計量完了位置でスクリュ回転を停止した直後の加熱シリンダ前方に溜められた溶融樹脂量は毎ショット安定する。

しかし、スクリュ回転中の溶融樹脂はスクリュ側から加熱シリンダ前方に流れるために、スクリュ先端に設けられた逆流防止リング機構の圧損によって、「加熱シリンダ前方に溜められた溶融樹脂の圧力＜スクリュ内の溶融樹脂の圧力」の関係にあり、一般的な逆流防止リング機構は逆流防止リングの前後の圧力関係が「加熱シリンダ前方に溜められた溶融樹脂の圧力＞スクリュ内の溶融樹脂の圧力」の時に閉鎖する構造なので、回転停止後のサックバック工程中とサックバック工程後から射出開始までの間は逆流防止リングは閉じず、回転停止後のサックバック工程とその後の射出開始までの間に、スクリュ内の溶融樹脂が加熱シリンダの前方に流出し、射出前の加熱シリンダの前方に溜められた毎ショットの溶融樹脂量にバラツキが発生する。

上記問題点を解決するための方法として、上記特許文献１が知られ、計量完了後にスクリュ位置を軸方向に保持してスクリュを逆転させ逆流防止リング機構を閉鎖する方法を開示している。

しかしながら、スクリュを逆転してスクリュ内の溶融樹脂圧力を低下させることで逆流防止リング機構を閉鎖する力が作用するので、回転停止後にスクリュ内から加熱シリンダ前方に流出することは無くなり、残量バラツキや成形品の重量バラツキの低減に多少の効果はあるが、スクリュを逆転することにより発生する逆流防止リングの前後の微妙な圧力差によって逆流防止リング機構を閉じる制御方法のため、逆流防止リング機構の閉鎖は不安定であり、樹脂によってはスクリュ逆転中に多少の溶融樹脂の流出が発生し、効果があるときと無い時があり、信頼性に欠けるという問題点があった。

また、可塑化計量工程で樹脂焼けまたは黄変するような樹脂では背圧を低く設定する必要があり、このような場合には、逆流防止リング機構が閉鎖できず効果が無いという問題点があった。

そこで、本発明は、どのような樹脂でも重量バラツキの小さい安定した成形品が得られ、残量バラツキが小さく正確な不良判別が行える射出成形機の射出制御方法及びその装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、過熱シリンダ内でスクリュが前進した状態から、スクリュを回転して溶融混練された樹脂を加熱シリンダの前方に溜めながらスクリュを後退させ、その時充分な溶融混練を行うために加熱シリンダの前方に溜められた溶融樹脂に一定の圧力を加えるための背圧Ｐ１を作用させながらスクリュを回転し、計量完了位置までスクリュを後退させて可塑化計量する可塑化計量工程と、加熱シリンダ内の前方に溜められた溶融樹脂を金型内へ充填する射出工程とを含む射出成形機の射出制御方法において、設定された計量完了位置に達するとスクリュ３の回転を停止し、射出サーボモータ８を駆動してスクリュ３を前進させることで前記背圧Ｐ１よりも高い圧力Ｐ２を作用させて逆流防止リング機構２を閉鎖し、その後圧力Ｐ２を作用させたまま回転サーボモータ４を駆動してスクリュ３を一定量逆転させてスクリュ３内の圧力ｐ１を０または限りなく０に近いｐ２まで除圧し、その後射出サーボモータ８を駆動して加熱シリンダ１の前方に溜められた溶融樹脂の圧力をＰ２から逆流防止リング機構２の閉鎖が解除されない圧力であって、限りなく０に近い圧力Ｐ３まで低下し、圧力Ｐ３に下げた時のスクリュ３の位置を保持し、射出工程開始までその位置を保持することを特徴とする。

また、前記圧力Ｐ３まで圧力を低下した後に、サックバック工程を含むことを特徴とする。

なお、本発明は上述した一連の動作を司る制御部と設定部を備えている射出成形機の射出制御装置を提供するものである。

本発明によれば、計量完了後から射出開始までの間、逆流防止リング機構を閉鎖した状態を保持することで、スクリュから加熱シリンダ前方又はその逆方向への溶融樹脂の移動をなくし、射出開始時の加熱シリンダ前方に溜められた溶融樹脂量のバラツキをなくすことができる。もって本発明によれば、重量バラツキの小さい安定した成形品が得られ、残量バラツキが小さく正確な不良判別も行えるという効果を奏する。

本発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。

図１は射出成形機のスクリュ駆動部の構成図であり、図２は本実施の形態の動作を示すフローチャート、図３は加熱シリンダ内の溶融樹脂の圧力の変化特性を示す図である。

まず、図１を用いて射出成形機のスクリュ駆動部の構成について説明する。加熱シリンダ１内には、先端に逆流防止リング機構２が螺合されたスクリュ３が回転可能かつ前後動可能に設けられている。スクリュ３の後部には、スクリュ３を回転する回転サーボモータ４が回転計５と共に連結され、スクリュ３をボールネジ６とロードセル７を介して前後動させる射出サーボモータ８が、スクリュ位置を計測するエンコーダ９と共に連結されている。

コントローラ１２は、サーボアンプ１０へ回転指令を出して回転サーボモータ４を駆動させてスクリュ３を回転させる。また、サーボアンプ１１へ移動指令を出して射出サーボモータ８を駆動させてスクリュ３をその軸方向へ移動させる。

なお、逆流防止リング機構２は、図３に示すように、スクリュヘッド１３と逆流防止リング１４とで構成されており、スクリュ３の回転中はスクリュ３内の溶融樹脂が加熱シリンダ１前方に送られ、射出工程では逆流防止リング１４のスクリュ３側の端面とスクリュ３の端面が当接して加熱シリンダ１前方からスクリュ３側への逆流を閉鎖する。

次に、本発明の射出制御装置の制御方法について図２のフローチャートを参照しつつ説明する。

スクリュ３が加熱シリンダ１内で前進した状態（図１中で左方向に移動した状態）から、回転サーボモータ４を駆動してスクリュ３を回転すると溶融混練された樹脂が加熱シリンダ１の前方に溜められながらスクリュ３が後退する。

その時充分な溶融混練を行うために加熱シリンダ１の前方に溜められた溶融樹脂に一定の圧力を加えるための背圧は、ロードセル６と射出サーボモータ８によりクローズド制御される。

このような射出成形機の射出制御方法において、設定された計量完了位置に達することを条件に本発明の制御がスタートする。

まず、スクリュ３の回転を停止し、射出サーボモータ８を駆動してスクリュ３を前進させることで背圧Ｐ１よりも高い圧力Ｐ２を作用させて逆流防止リング機構２を閉鎖する（ステップＳ１）。

その後、圧力Ｐ２を作用させたまま回転サーボモータ４を駆動して、スクリュ３を一定量逆回転させてスクリュ３内の圧力ｐ１を０または限りなく０に近いｐ２まで除圧する（ステップＳ２）。

さらに、その後射出サーボモータ８を駆動してスクリュ３を後退させることで加熱シリンダ１の前方に溜められた溶融樹脂の圧力をＰ２から逆流防止リング機構２の閉鎖が解除されない圧力であり限りなく０に近い圧力Ｐ３まで低下させ、圧力Ｐ３に下げた時のスクリュ３の位置を保持し、射出工程開始までその位置を保持し（ステップＳ３）、処理を終了する。

なお、前記圧力Ｐ３まで圧力を低下した後に従来のサックバック工程を含むものであっても良い。

次に図３を用いて、本実施の形態の動作過程（ステップＳ１〜Ｓ３）における加熱シリンダ１内の溶融樹脂圧力について、加熱シリンダ１前方の圧力Ｐとスクリュ３内の圧力ｐの関係を用いて説明する。

スクリュ３の回転中は、加熱シリンダ１前方の圧力は設定された背圧Ｐ１であり、スクリュ３の内圧ｐ１は背圧Ｐ１に逆流防止リング機構２の圧損分が加算されるので背圧Ｐ１よりも高い図３の（ａ）の関係にある。

従来の制御方法では、回転停止後およびその後のサックバック工程完了後もこの圧力関係にあるために、逆流防止リング機構２は閉鎖されずスクリュ３から加熱シリンダ１の前方に溶融樹脂が移動するために射出前の計量樹脂量バラツキが発生する原因となっていた。

そこで、本発明の実施の形態では、計量完了後にスクリュ３を前進させることで図３（ｂ）の関係のように背圧Ｐ１より高い圧力Ｐ２を作用させて逆流防止リング機構２を閉鎖する。

その後スクリュ３を一定量逆転させて図３の（ｃ）の関係のようにスクリュ内圧をｐ２まで低下させ、その後スクリュ３を後退させることで図３の（ｄ）の関係のように逆流防止リング機構２の閉鎖が解除されない圧力であって、限りなく０に近いＰ３まで圧力を低下させてその位置を保持し、射出工程開始までその位置を保持する。

本発明によれば、可塑化計量工程において、設定された計量完了位置でスクリュ回転を停止した後から射出開始までの間、逆流防止リング機構が閉鎖されており、スクリュ内の圧力が除圧されているので、加熱シリンダ前方に溜められた溶融樹脂のスクリュ側への逆流およびスクリュ側から加熱シリンダ前方への流出も無いので、射出開始前の毎ショットの計量樹脂量のバラツキを小さくできる。そして、射出開始時にすでに逆流防止リング機構が閉じているので、閉じ量のバラツキも無いので、重量バラツキの小さい安定した成形品が得られ、残量バラツキが小さく正確な不良判別が行えることとなる。

本発明の実施の形態における射出成形機のスクリュ駆動部の構成を示す側面図である。 本実施の形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態の加熱シリンダ内の溶融樹脂の圧力の変化特性を示す図である。

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、１０，１１ サーボモータ、１２ コントローラ、１３ スクリュヘッド、１４ 逆流防止リング。

Claims (3)

1. 過熱シリンダ１内でスクリュ３が前進した状態から、スクリュ３を回転して溶融混練された樹脂を加熱シリンダ１の前方に溜めながらスクリュ３を後退させ、その時充分な溶融混練を行うために加熱シリンダ１の前方に溜められた溶融樹脂に一定の圧力を加えるための背圧Ｐ１を作用させながらスクリュ３を回転し、計量完了位置までスクリュ３を後退させて可塑化計量する可塑化計量工程と、加熱シリンダ１内の前方に溜められた溶融樹脂を金型内へ充填する射出工程とを含む射出成形機の射出制御方法において、
   設定された計量完了位置に達するとスクリュ３の回転を停止し、射出サーボモータ８を駆動してスクリュ３を前進させることで前記背圧Ｐ１よりも高い圧力Ｐ２を作用させて逆流防止リング機構２を閉鎖し、その後圧力Ｐ２を作用させたまま回転サーボモータ４を駆動してスクリュ３を一定量逆転させてシリンダ内の溶融樹脂の圧力ｐ１を０または限りなく０に近いｐ２まで除圧し、その後射出サーボモータ８を駆動してスクリュ３を後退させることで加熱シリンダ１の前方に溜められた溶融樹脂の圧力をＰ２から逆流防止リング機構２の閉鎖が解除されない圧力であって、限りなく０に近い圧力Ｐ３まで低下し、圧力Ｐ３に下げた時のスクリュ３の位置を保持し、射出工程開始までその位置を保持することを特徴とする射出成形機の射出制御方法。
2. 前記圧力Ｐ３まで圧力を低下した後に、サックバック工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の射出制御方法。
3. 過熱シリンダ１内でスクリュ３が前進した状態から、スクリュ３を回転して溶融混練された樹脂を加熱シリンダ１の前方に溜めながらスクリュ３を後退させ、その時充分な溶融混練を行うために加熱シリンダ１の前方に溜められた溶融樹脂に一定の圧力を加えるための背圧Ｐ１を作用させながらスクリュ３を回転し、計量完了位置までスクリュ３を後退させて可塑化計量する可塑化計量工程と、加熱シリンダ１内の前方に溜められた溶融樹脂を金型内へ充填する射出工程とを含む射出成形機において、
   設定された計量完了位置に達するとスクリュ３の回転を停止し、射出サーボモータ８を駆動してスクリュ３を前進させることで前記背圧Ｐ１よりも高い圧力Ｐ２を作用させて逆流防止リング機構２を閉鎖し、その後圧力Ｐ２を作用させたまま回転サーボモータ４を駆動してスクリュ３を一定量逆転させてシリンダ内の溶融樹脂の圧力ｐ１を０または限りなく０に近いｐ２まで除圧し、その後射出サーボモータ８を駆動してスクリュ３を後退させることで加熱シリンダ１の前方に溜められた溶融樹脂の圧力をＰ２から逆流防止リング機構２の閉鎖が解除されない圧力であって、限りなく０に近い圧力Ｐ３まで低下し、圧力Ｐ３に下げた時のスクリュ３の位置を保持し、射出工程開始までその位置を保持する一連の動作を司る制御部と設定部を備えていることを特徴とする射出成形機の射出制御装置。

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