JPH02217219A

JPH02217219A - 射出成形機

Info

Publication number: JPH02217219A
Application number: JP3732989A
Authority: JP
Inventors: Kikuo Watanabe; 渡辺　菊夫; Mitsushi Yoshioka; 光志吉岡
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1989-02-18
Filing date: 1989-02-18
Publication date: 1990-08-30
Anticipated expiration: 2013-05-28
Also published as: JP2759476B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は合成樹脂の成形品を量産する射出成形機に関
する。

従来技術割出成形機は金型を取り付けた型締ユニットに対向して
、樹脂射出のための射出ユニットを備える。

射出ユニットは射出シリンダ内部にスクリューを有し、
このスクリューは計急工程時に回転しつつ後退して樹脂
を溶融して計量し、射出工程時に前進して計８された樹
脂を金型内に射出する。

この際に樹脂はシリンダに取り付けたバンドヒーターか
らの外部熱や計量時の圧縮・摩擦による内部発生熱で加
熱されるが、必要以上の加熱は樹脂の変質を招くので、
樹脂がシリンダ内部に許容時間以上滞留しないように設
計されている。

また、電動式の射出成形機ではスクリューが設定スクリ
ューバック位置まで到達したとき計量工程の完了とし、
その間の計量時間はほぼ一定になるものとして、射出成
形機全体のサイクルタイムが設定されている。

しかし、実際には、前記スクリューの表面に対する使用
樹脂の粘着性から、スクリュー満の隅などに付着したま
まで樹脂がシリンダ内に許容時間以上滞留することがあ
り、前記樹脂の変質である、いわゆる、焼けが発生した
り、あるいは分解ガスが発生して成形品に悪影響を与え
たり、また、計量時にはスクリューに背圧をかける関係
から樹脂の付着があると樹脂の計量時間が不安定になっ
て射出成形機全体のサイクルタイムがバラつく、などの
原因となっている。

ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等は金属に対する
粘着性が高く、最初の計１工程が終了した段階ですでに
スクリューの表面に付着し残留することがある。

このような事態を防止するために、スクリュー表面をハ
ードクロムメツキやチタン合金メツキなど樹脂との粘着
性が低い素材でコーテングするなどしているが、充分な
解決となっていない。

発明が解決しようとする課題この発明は射出ユニットにおける計量時、射出時の樹脂
の流動性を向上し、付着を防止する射出成形機の提供を
課題とする。

課題を解決するための手段射出ユニットのスクリューに振動を付与する。

作　　用スクリューの振動は樹脂の流動性を増し、スクリューに
対する付着を防止する。

実施例第２図は電動式射出成形機における射出ユニット１を概
略的に示し、射出シリンダ２に計量スクリュー３が嵌挿
され、該スクリュー３は射出用モータＭ１（サーボモー
タ）と伝達機構４（ギアやタイミングベルトなど）およ
びボールネジ・ナツトによる回転・直線変換機構５を介
して接続され、さらに、計量用モータＭ２（同）と伝達
機構６（同）を介して接続されている。符号７は射出ノ
ズル、同８は原料ホッパーである。

すなわち、スクリュー３は射出用モータＭ１によりシリ
ンダ２内を前後に移動され、計量用モータＭ１により回
転駆動される。なお、スクリュー３の回転軸ば駆ｅｉ構
６に対し摺動可能となっている。

射出用モータＭ１、計量用モータＭ２はそれぞれパルス
コーダ９．１０を備えると共にＮ　Ｃｉ制御装置１１の
サーボ回路８１．８２に接続されている。

ＮＧＩＪ御装置１１は第３図に示す構成を備える。

すなわち、ＮＧ用のマイクロプロセッサ（以下、ＣＰＵ
という）１００とプログラマブルマシンコントローラ（
以下、ＰＭＣという）用のＣＰＵ１０１を有し、ＰＭＣ
用ＣＰＬＪ１０１には射出成形機のシーケンス動作を制
御するシーケンスプロダラム等を記憶したＲＯＭ１０２
とデータの一時記憶に用いられるＲＡＭ１０３が接続さ
れ、ＮＣ用ｃｐｕｉｏｏには射出成形機を全体的にｍｉ
制御する管理プログラムを記憶したＲＯＭ１０４および
射出用モータＭ１を駆動ＩＩＪＩＩするサーボ回路Ｓ１
がサーボインターフェイス１０５を介して接続されてい
る。

なお、通常、射出成形機のＮＧ制御装［１１はクランプ
用、スクリュー回転用、エジェクタ用等の各軸のサーボ
モータを回転するサーボ回路を備えているが第１図では
射出用モータＭ１、該モータＭ１のサーボ回路Ｓ１のみ
図示している。

また、符号１０６はバブルメモリやＣＭＯＳメモリで構
成さ′れる不揮発性の共有ＲＡＭで、射出成形機の各動
作を制御するＮＧプログラム等を記憶するメモリ部と各
種設定値、パラメータ、マクロ変数を記憶する設定メモ
リ部とを有する。

１０７はバスアービタコントローラ（以下、ＢＡＣとい
う）で、該ＢＡＣ１０７にはＮＧ用ＣＰｕ１ｏｏ及びＰ
ＭＣ用ｃｐｕ　１ｏ　ｉ　、共有ＲＡＭ１０６、入力回
路１０８．出力回路１０９の各バスが接続され、該ＢＡ
Ｃ１０７によって使用するバスを１．ｌＪ　ｉｌｌする
ようになっている。また、１１０はオペレータパネルコ
ントローラ１１１を介してＢＡＣ１０７に接続されたＣ
ＲＴ表示装置付手動データ入力装置（以下、ＣＲＴ／Ｍ
ＤＩという）であり、ソフトキーやテンキー等の各種操
作キーを操作することにより様々な指令及び設定データ
の入力ができるようになっている。なお、１１２はＮＧ
用ＣＰＵ１００にバス接続されたＲＡＭでデータの一時
記憶等に利用されるものである。

サーボ回路Ｓ１は第１図に示す構成を備える。

図はＤＣ’Ｊ−ボモータのサーボ回路の例で、エラーレ
ジスタ２０１、エラーレジスタ２０１の出力をＤ／Ａ変
換して速度指令電圧として出力するＤ／Ａ変換器２０２
、該速度指令電圧からパルスコーダ３の出力パルスをＦ
／Ｖ変換器２０６によってＦ／Ｖ変換して得た検出電圧
を減じて射出用モータＭ１の速度Ｑ差を求め、トルク指
令に対応する電圧を出力する増幅器２０３、トルク指令
電圧から射出用モータＭ１の駆動電流に対応する電圧を
減じてその偏差を増幅する増幅器２０４、および電力増
幅器２０５を備えた射出用モータＭ１の位置、速度、ト
ルクをＩＩＪｌｌｌする回路構成に、さらに、図示のよ
うにＦ／Ｖ変換器２０６と増幅器２０３の間に振動付与
手段２００を備えている。

なお、エラーレジスタ２０１はＮＧ用ＣＰＬ１１００か
らサーボインターフェイス１０５を介して出力される所
定周期毎の分配パルス、即ち、射出用モータＭ１への位
置指令を加算する一方、射出用モータＭ１の回転変位に
伴ってバルスコーダ９より出力されるパルスを減じ射出
用モータＭ１の指令位置に対する現在の位置偏差を出力
するものである。

振動付与手段２００は逆転電圧発生器２０８、発振器２
０９、スイッチ回路２０７から構成されている。

逆転電圧発生器２０８は速度偏差電圧とは逆の極性を有
する逆転電圧ＶＳを常時接点ａに印加するものである。

なお、この実施例では電圧Ｖｓの設定調整は例えば手動
によるなど、ＮＣ用ＣＰＵによる制御外においている。

発振器２０９は第４図のように比較的長い時間ｔ１の低
レベル域の後に短い時１ｔ２の高レベル域（電位差Ｖ）
となる矩形波の電圧を発振するもので、時間ｔ１．ｔ２
および周波数ｆの設定、調整は前記と同様にＮＣ用ＣＰ
Ｕの１ＩＩｉｌｌ外におかれているが、発振およびその
停止は出力装置１１０９からの指令による。

スイッチ回路２０７は、Ｄ／Ａ変換器２０２の出力であ
る速度指令電圧からＦ／Ｖ変換器２０６の出力である検
出電圧（パルスコーダ９の出力パルスをＦ／Ｖ変換した
電圧）を減じた電圧が印加されている接点ｂ１逆転電圧
発生回路２０８からの逆転電圧ＶＳが印加されている接
点ａ、および増幅器２０３側の接点Ｃを備え、発振器２
０９から伝達される設定された周波数ｆに基づく電圧変
化を信号として接点Ｃに対し接点ａとｂを切換えて増幅
器２０３に伝達できるようになっている。

すなわち、スイッチ回路２０７は発振器がらの電圧が前
記高レベル域となった時に接点をｂからａに切換えて時
間ｔ２だけ維持し、低レベル域となった時、接点を逆に
ａからｂに切換えて時間ｔ１だけ維持する。

なお、発振周波数ｆはスクリュー３に付与する必要があ
る振動数によって定められ、前記のｌｌ［ｔｌ、ｔ２お
よび逆転電圧Ｖｓの大きさは、時間ｔ２と逆転電圧ＶＳ
の値によって定まるスクリュー３の移動Ｉｔ（後退）が
時間ｔ１における該スクリュー３の移動量（前進）より
大き（ならないよう定められる。

以上の構成において、Ｎ　Ｇ　＄Ｉ　Ｉｌｌ装置１１は
、共有ＲＡＭ１０６に格納された射出成形機の各動作を
υｌｌｌ１するＮＯプログラムおよび上記設定メモリ部
に記憶された各梯成形条件等のパラメータやＲＯＭ１０
２に格納されているシーケンスプログラムにより、ＰＭ
Ｃ用ＣＰＵ１０１がシーケンス制御を行いながら、ＮＣ
用ＣＰＬＪ１００が射出成形機のサーボ回路Ｓ１へサー
ボインターフェイス１０５を介してパルス分配し、射出
成形機をυＪｔｌｌするものである。

射出工程が開始されると、ＰＭＣ用ｃｐｕｉ。

１は、まず、ＢＡＣ１０７を介して共有ＲＡＭ１０６に
射出開始フラグをセットし、ＮＧ用ＣＰＵ１００による
射出工程が開始される。

また、同時に出力回路１０９を介して発振器２０９が作
動され、所定のタイミングで逆転電圧Ｖｓが増幅器２０
３に印加され得る状態となる。

一方、ＮＧ用ＣＰＵ１００は、共ｅＲＡＭ１０６に射出
開始フラグがセットされたことを確認した後、直ちに、
該共有ＲＡＭ１０６の設定メモリ部に設定記憶された各
種成形条件のパラメータ、即ち、射出速度や射出完了位
置等に基づきサーボインターフェイス１０５を介して所
定周期毎のパルス分配処理を開始し、位置指令となる分
配パルスをサーボ回路Ｓ１に出力し、射出用モータＭ１
の射出制御を開始する。

各分配パルスはエラーレジスタ２０１に加えられ、その
値がＤ／Ａ変換されてＤ／Ａ変換器２０２から速度指令
電圧として出力され、Ｆ／Ｖ変換器２０６によって速度
偏差電圧とされる。そして、通常は増幅器２０３、増幅
！２０４および電力増幅器２０５を経て射出用モータＭ
１に印加される。

これにより、該モータＭ１は指令速度で回転することと
なる。

しかし、この作動中に発振器２０９から所定の周期で、
高レベル域の電圧がスイッチ回路２０７に時間ｔ２の間
伝達されるので、この間は接点がｂからａに切換えられ
、逆転電圧ＶＳによって射出用モータＭ１は逆転する。

したがって、射出用モータＭ１は発振器２０９による矩
形波が低レベル域にある時間ｔ１の間、速度指令電圧に
基づいた速度で一方向（前進）に回転した後、ついで時
間ｔ２の間、逆転電圧Ｖｓに対応した速度で逆方向に回
転する（後退）。

すなわち、スクリュー３は射出工程において、前進して
は少し戻る作動となり、一部が重複する形の振動を行い
つつ、全体として前進する。

なお、射出工程の最初にいきなりスクリュー３が後退（
前記モータの逆転による）するのを防止するために、タ
イマーによって発振器２０９の作動を、ＰＭＣ用ＣＰＵ
１０１による射出フラグのセット後ＮＧ用ｃｐｕ’＋ｏ
ｏが開始したパルス分配の数周用後から開始するように
しても良い。

そして、ＰＭＣ用ＣＰＵ１０１は、ＮＣ用ＣＰＵ１００
による射出工程のパルス分配処理が終了し、スクリュー
３が射出完了位置に到達しているか否かを判別し、射出
完了位置に到達していれば、ＮＣ用ＣＰＵ１００による
射出工程を終了し、同時に出力回路１０９を介して発振
器２０９の作動を停止する。

ついで、射出ユニット１は従来と同様に保圧工程におけ
る処理を開始することとなる。

以上のように、実施例の射出成形機では射出工程時にス
クリュー３の周面が振動しており、この振動によってス
クリュー付近の樹脂が高い流動状態に維持されるので、
スクリュー溝などに樹脂の付着が見られず、射出シリン
ダ内に樹脂が滞留しない。

また、流動性が増すことにより、計量中に樹脂の混線が
均等に行なわれる。

なお、この場合のスクリュー３の振動は約３０Ｈ２程度
まで達成できる。

前記実施例は射出工程の場合について説明しているが、
計量工程においても前記第２図におけるサーボ回路Ｓ２
の構成を前記サーボ回路Ｓ１と同様に構成することによ
って、スクリュー３に前記した一部が重複する形の振動
をその自転方向に付与することができる。

第５図は、第３の実施例でサーボ回路Ｓ１のエラーレジ
スタ２０１とＤ／Ａ変換器２０２の間に他の振動付与手
段２１０が設けられている。

振動付与手段２１０は逆転ω設定器２１１、発振器２１
２およびスイッチ回路２１３からなる。

逆転量設定器２１１はエラーレジスタ２０１から出力さ
れる設定値と逆の極性を有する逆転設定値を常時接点ａ
に伝達するものである。

なお、この実施例では逆転ｆ１（設定値）の設定調整は
例えば手動によるなど、ＮＣ用ＣＰＵによる制御外にお
いている。

発振器２１２は第１．２の実施例の場合と同様であって
、比較的長い時間ｔ１の低レベル域の後に短い時間ｔ２
の高レベル域（電位差■）となる矩形波の電圧を発振す
る。時間ｔ１．ｔ２および周波数ｆの設定、調整は前記
と同様にＮＣ用ＣＰＵの制御外におかれているが、発振
およびその停止は出力回路１０９からの指令による。

スイッチ回路２１３は、エラーレジスタ２０１からの設
定値が伝達される接点ｂ１逆転量設定器２１１からの逆
転設定値が伝達される接点ａ、およびＤ／Ａ変換器２０
２側の接点Ｃを備え、発振器２１２からの電圧が高レベ
ル域となった時に接点をｂからａに切換えて時間ｔ２だ
け維持し、また、低レベル域となった時、接点を逆にａ
からｂに切換えて時間ｔ１だけ維持し、接点Ｃに対し接
点ａとｂを切換えて、エラーレジスタ２０１からの設定
値あるいは逆転量設定器２１１からの逆転設定値をＤ／
Ａ変換器２０２に伝達できるようになっている。

なお、発振周波数ｆはスクリュー３に付与する必要があ
る振動数によって定められ、前記の時間ｔ１．ｔ２およ
び逆転設定値の大きさは、時間ｔ２によって定まるスク
リュー３の後退量が、時１１１ｔｌにおける該スクリュ
ー３の前進量より大きくならないよう定められる。

これにより第１．２実施例と同様の振動をスクリュー３
に付与することができる。

なお、以上筒１〜３の実施例において、接点がｂからａ
に切換っている間、エラーレジスタ２０１ではＮＧ用Ｃ
ＰＬＪ１００からの分配パルスとパルスコーダ９からの
フィードバックパルスが加算され蓄積されるが、このパ
ルスは次回に接点がａからｂに切換わったとき一度に出
力される。そのため、逆転後の初回分配周期ではザーボ
モータの速度が通常より大きくなることがある。

さらに、第４の実施例として第６図のように、機械的な
バイブレータ１１４を振動付与手段としてスクリュー３
の軸に付加して、振動を外部から直接加えても良い。

バイブレータ１１４としては磁歪式、電歪式など種々の
ものを利用できる。実施例では冷却装置付きの磁歪振動
器（２８ＫＨｚ　、２０Ｗ、振幅的１０μｍ）の振動出
力軸をスクリュー３の軸端に銀螺付けで固定し取りつけ
ている。

外部から機械的に振動を加える場合、その振幅によって
はスクリュー３の最終的な位置決めに影響を与えること
が考えられるが、このような恐れがある場合は、バイブ
レータ１１４の稼働および停止ヲＮ　Ｇ　Ｉｌｌ　Ｉｌ
ｌ装置１１ノ１ｌＪＩＩｌ下に：［き、スクリュー３が
前記の最終位置に到達する前にバイブレータ１１４を停
止することにより解決できる。

スクリュー３の表面に対する樹脂の粘着性や流動性が振
動によって改善される程度は、樹脂の種類と振動数で異
なり、様々な樹脂について効果の見られる範囲は３０ｋ
Ｈｚ〜１０Ｈｚに亘る。

発明の効果射出成形機による成形作動中、射出シリンダ内に樹脂が
許容時間以上滞留して、“焼け”を生じたり、ｎ留によ
って成形のサイクルタイムにバラつきが生じたりするこ
とがない。

射出樹脂の均質性によって、成形品の品質が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は１１　ＩＩＩ装置におけるサーボ回路の一例を
しめずブロック図、第２図は電動式射出成形機における
射出ユニットの概要を示す図、第３図は射出成形機の制
御基の要部を示すブロック図、第４図は発振器の発振態
様を示す図、第５図は第３実施例のサーボ回路ブロック
図、第６図は第４実施例の概略を示す図である。１・・・射出ユニット、３・・・スクリュー　１１・・
・ＮＣ１ＩＩＩＩＩｌ装置、Ｍｌ・・・計口用モータ、
Ｍ２・・・射出用モータ、８１．Ｓ２・・・サーボ回路第１０第第日

Claims

【特許請求の範囲】

射出ユニットのスクリューに振動を付与する手段を備え
たことを特徴とする射出成形機。