JPH0464492B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超精密成形品を射出成形する場合に用
いて好適な射週成形機の射出方法および装置に関
する。

〔従来の技術〕

一般に、インラインスクリユ式射出成形機にお
ける移出装置は、後部に成形材料を供給するホツ
パを配し、前端に射出ノズルを配した加熱筒に、
スクリユを内挿するとともに、このスクリユを進
退制御する進退駆動部および回転制御する回転駆
動部からなるスクリユ駆動部を備えている。そし
て、計量工程ではスクリユを回転させることによ
りスクリユ前方は溶融樹脂を蓄積するとともに、
射出工程ではスクリユを前進させることにより蓄
積された溶融樹脂を金型キヤビテイへ射出充填す
る。

ところで、従来のこの種射出装置におけるスク
リユの駆動方式に着目すると、主に油圧式と電動
式が知られている。油圧式は油圧シリダ内のラム
にスクリユを連結し、油圧シリンダ内の油圧を制
御してスクリユを進退移動せしめる方式であり、
また、電動式は運動方向変換機能を有するボール
ネジ機構のナツト部を機体へ固定するとともに、
ネジ部の後端に減速機構を含むモータユニツトの
出力軸を結合し、かつネジ部の前端にスクリユを
連結することにより、モータユニツトの回転速度
を制御してスクリユを進退移動せしめる方式であ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上述した従来の射出装置は油圧シリン
ダの油圧制御、あるいはモータの回転速度制御に
よつてスクリユの射出速度（移出圧力）を制御す
るため、応答性、安定性、再現性、正確性及び精
度面で劣り、特に、低速域での制御がきわめて困
難であつた。このため、超精密成形品、例えば光
学部品においては、射出速度を超低速に制御して
内部歪等をできるだけ小さくする方法を採つてい
るが、正確で安定した速度制御が困難となり、結
局、高品質で高精度、かつ安定した成形品を得れ
ない問題があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述した従来の技術に存在する諸問題
を解決した射出成形機の射出方法および装置の提
供を目的とするもので、以下に示す射出方法およ
び射出装置１によつて達成される。

即ち、本発明に係る移出方法は、スクリユ２を
前進移動させて溶融樹脂の射出を行うに際し、ボ
ールネジ機構部３を構成するボールネジ軸４及び
ボールネジナツト５を同時に回転制御することに
より、ボールネジ軸４又はボールネジナツト５を
軸方向へ相対移動させ、この相対移動によつてス
クリユ２を前進させるようにした。なお、この
際、ボールネジ軸４及びボールネジナツト５を同
一方向かつ同一速度で回転させることにより相対
移動量をゼロにし、この状態でボールネジ軸４又
はボールネジナツト５の少なくとも一方の速度を
変化させて相対移動量を得る。

また、以上の方法を実施する射出装置１は、ス
クリユ２を前進せしめるスクリユ駆動部６を、ボ
ールネジ軸４及びボールネジナツト５からなる前
記ボールネジ機構部３と、ボールネジ軸４を回転
駆動する第一モータ部７と、ボールネジナツト５
を回転駆動する第二モータ部８と、各モータ部７
及び８を制御する制御部９と、ボールネジ軸４又
はボールネジナツト５の軸方向への相対移動量を
スクリユ２に付与する伝達部１０を備えて構成す
る。

〔作用〕

次に、本発明に係る射出方法および射出装置１
の作用について説明する。

スクリユ駆動部６におけるボールネジ機構部３
のボールネジ軸４とボールネジナツト５をそれぞ
れ同一方向かつ同一速度で回転（望ましくは高速
回転）させれば、両者の軸方向における相対移動
量はゼロとなる。この状態でボールネジ軸４又は
ボールネジナツト５の少なくとも一方の速度を相
対的に可変すればボールネジ軸４又はボールネジ
ナツト５は正方向又は逆方向へ相対移動する。よ
つて、超低速制御を安定して行うことが可能とな
り、この相対移動量をスクリユ２に作用させて超
精密成形品の射出成形を行うことができる。

〔実施例〕

以下には本発明に係る好適な実施例を図面に基
づき詳細に説明する。

まず、本発明に係る射出成形機における射出装
置の概略構成について説明する。第１図は同装置
の概略構成図、第２図は同装置の具体的な本体を
明示する一部縦断側面図である。

第１図において、符号１で示す射出装置は前端
に射出ノズル２１を有し、かつ機台Ｍ（第２図参
照）に固定した加熱筒２０を備える。この加熱筒
２０にはスクリユ２を内挿する。一方、射出ノズ
ル２１は金型（不図示）に当接し、この射出ノズ
ル２１を通して加熱筒２０内部の溶融樹脂を金型
キヤビテイへ射出充填せしめる。

また、スクリユ２の後端はスクリユ駆動部６側
に連結し、スクリユ２はスクリユ駆動部６によつ
て回転制御及び進退制御せしめられる。

スクリユ駆動部６において、２３はスクリユ２
の後端に結合したスクリユ回転軸であり、スクリ
ユ回転軸２３の後端にはスプライン機構２４を介
して被動ギア２５を配し、この被動ギア２５は計
量モータ２６のシヤフトに取付けた駆動ギア２７
に噛合せしめる。この計量モータ２６は例えばイ
ンバータモータを利用することができ、機台Ｍに
固定する。

一方、スクリユ回転軸２３の外側には長筒形の
ボールネジ軸４を回動自在、かつ同軸的に嵌入す
る。このボールネジ軸４は機台Ｍに対して軸方向
の移動が規制される。また、ボールネジ軸４の後
端には被動ギア２８を設け、第一モータ部７を構
成する射出用サーボモータのシヤフトに設けた駆
動ギア２９に噛合せしめる。ボールネジ軸４の外
周にはボールネジナツト５を備え、両者によつて
ボールネジ機構部３を構成する。ボールネジナツ
ト５の外周部には被動ギア３０を設け、第二モー
タ部８を構成する射出用サーボモータのシヤフト
に設けた駆動ギア３２に噛合せしめる。なお、ボ
ールネジナツト５は射出台３４に回動自在、かつ
軸方向変位を規制して配設するとともに、第二モ
ータ部８は当該射出台３４に固定する。この射出
台３４は機台Ｍに対して軸方向へ変位自在に配設
する。また、射出台３４の前端部にはスクリユ２
の後端を回動自在、かつ軸方向変位を規制して取
付ける。なお、１０はスクリユ２とスクリユ回転
軸２３の連結部、即ち、ボールネジ機構３側の相
対変位量をスクリユ２側へ伝達を行う伝達部を示
す。

このようなスクリユ駆動部６の具体的構成を第
２図に示す。なお、第２図において、第１図と同
一部分には同一符号を付してその構成を明確にし
た。

第２図中、３５は成形材料を加熱筒２０の内部
へ供給する供給路であり不図示のホツパに連通す
る。３６，３７はタイバーであり、射出台３４を
軸方向へスライド自在に支持する。

なお、第２図には代表例を挙げたが、その他名
種の変更例が考えられる。例えば、第二モータ部
８を機台Ｍに固定し、同モータ部８のシヤフトと
駆動ギヤ３２をスプライン機構によつて結合して
もよい。

一方、制御系は次のように構成する。第１図に
おいて５０は中央制御部である。中央制御部５０
にはインバータ５１を介して計量モータ２６を接
続するとともに、各モータ部７，８をそれぞれ接
続する。また、被動ギア２５付近にはスクリユ２
の回転数を検出するスクリユ回転計５２を配設
し、アンプ５３を介して中央制御部５０に接続す
る。各モータ部７，８には回転速度を検出するタ
コメータジエネレータ５４，５５をそれぞれ付設
し、アンプ５６，５７を介して中央制御部５０に
接続する。一方、５８はロードセルであり、スク
リユ２に印加される圧力（樹脂圧力）を検出す
る。ロードセル５８はアンプ５９を介して中央制
御部５０に接続する。また、６０は射出台３４に
付設した位置検出器であり、アンプ６１を介して
中央制御部５０に接続する。他方、中央制御部５
０には射出速度、保圧力、制御切換位置、背圧力
等の諸条件を設定する設定器６２を備える。

次に、同装置１を用いた射出方法を含む動作に
ついて説明する。

まず、スクリユ２の停止状態は計量モータ２６
の回転を停止し、各モータ部７と８の相対的回転
動作の中でつくりだされる。即ち、双方のモータ
部７と８を同一方向へ同一速度（速度は1800rpm
程度）で回転させれば、各モータ部７，８によつ
て回転せしめられるボールネジ機構部４は見掛上
停止する。

射出工程ではかかる停止状態において、中央制
御部５０から制御指令を出力し、ボールネジ軸４
側における第一モータ部７の回転速度を上昇さ
せ、ボールネジナツト５の回転速度よりも速くす
る。なお、このようにボールネジ軸４側の速度を
可変した方がボールネジナツト５側の速度を可変
するよりもGD²（慣性量）が小さくなり応答性が
良好となる。よつて、ボールネジ軸４とボールネ
ジナツト５間に回転速度の差が生じ、ナツト５側
が前方へ相対移動し、射出台３４とともにスクリ
ユ２を前進せしめる。即ち、射出を開始する。こ
の際、各モータ部７，８の回転速度はタコメータ
ジエネレータによつて検出し、フイードバツク制
御を行う。このときの射出速度は各モータ部７と
８の速度差に基づいて制御されるとともに、スク
リユ２の前進位置は位置検出器６０によつて検出
する。そして、所定の前進限位置を検出すれば、
各モータ部７，８をトルクリミツタによるトルク
制御に切換えて保圧制御を行う。

よつて、このような速度制御を行うことによ
り、各モータ部７，８におけるサーボモータ自身
の起動時間が不要となる。つまり、動摩擦範囲に
おいて瞬時、かつ滑らかに応答させることができ
る。また、ギア機構に含まれるバツクラツシユ
も、回転方向が同一方向、かつ同一負荷を受ける
ため、全く生じない。しかも、他の部分もキー等
の使用がないため、回転方向及び長手方向にはク
リアランスが発生せず、高精度を維持できるとと
もに、サーボモータの制御が容易で、ダイナミツ
クレンジや速度リツプルに対しても極めて有効に
作用する。

一方、射出工程の終了により計量工程に移行す
る。計量工程では第一モータ部７の回転速度を減
少させ第二モータ部８と同一速度となるように制
御する。なお、この際、同時に上記トルクリミツ
タによるトルク制御を行う。この状態で計量モー
タ２６を駆動すれば、スクリユ回転軸２３を介し
てスクリユ２を回転させることができる。これに
より成形材料はスクリユ溝に沿つて溶融されつつ
前方へ送られるとともに、このときの反力によつ
てスクリユ２は後退する。即ち、この反力がトル
クリミツタの設定値以上に達すると各モータ部
７，８はスリツプしてスクリユ２が後退し、かか
るトルクリミツタにより背圧制御が行われる。所
定の計量位置までスクリユ２が後退すれば、位置
検出器６０によつてそれを検出し、計量モータ２
６を停止せしめる。即ち、計量を停止する。この
際、各モータ部７，８は同速回転を続行してい
る。

なお、保圧制御時及び背圧制御時におけるトル
ク制御は第二モータ部８のシヤフトにブレーキを
設けて固定した後、第一モータ部７のみのトルク
リミツタ制御によつて行つてもよい。これらのト
ルク制御はロードセル５８によつて検出した圧力
信号を各モータ部７，８に帰還させるフイードバ
ツク制御によつて行うことができる。

以上、実施例について説明したが、本発明はこ
のような実施例に限定されるものではない。例え
ばインラインスクリユ式を例示したがプランジヤ
式等、一般的には溶融樹脂の射出を行う各種形式
の射出装置に適用することができ、例えばスクリ
ユをプランジヤに置換することで、同様に実施で
きる。また、第一モータ部と第二モータ部を同一
方向へ回転させ、低速制御する場合を示したが、
各モータ部を双方とも停止させておき、この後、
各モータ部を互いに反対方向へ回転させ、高速制
御するようにしてもよく、この場合には高速射出
が可能となる。その他、細部の構成、形状、手法
において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意
に変更実施できる。

〔発明の効果〕

このように、本発明に係る射出成形機の射出方
法および装置はボールネジ機構部を構成するボー
ルネジ軸及びボールネジナツトを同時に回転制御
することにより、ボールネジ軸又はボールネジナ
ツトを軸方向へ相対移動させ、この相対移動を利
用してスクリユを前進させるようにしたため、次
のような効果を得る。

射出速度（射出圧力）の制御において低速か
ら高速までの速度制御範囲を大幅に拡大し、し
かも正確に制御できる。これによりスクリユの
超低速制御（或は超高速制御）を実現でき、特
に、超低速制御の実現により化学部品のような
超精密成形品に対する高品質成形及び高精度成
形を達成できる。

サーボモータの起動が不要となるため、瞬時
制御、円滑制御を容易に行うことができ、正確
性、安定性、応答性、再現性を飛躍的に向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図：本発明に係る移出装置の概略構成図、
第２図：同装置の具体的な本体を明示する一部縦
断側面図。 尚図面中、１：射出装置、２：スクリユ、３：
ボールネジ機構部、４：ボールネジ軸、５：ボー
ルネジナツト、７：第一モータ部、８：第二モー
タ部、９：制御部、１０：伝達部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スクリユ（プランジヤ）を前進させて溶融樹
   脂の射出を行うに際し、ボールネジ機構部を構成
   するボールネジ軸およびボールネジナツトを同時
   に回転制御することにより、ボールネジ軸または
   ボールネジナツトを軸方向へ相対移動させ、この
   相対移動によつてスクリユ（プランジヤ）を前進
   させるようにしたことを特徴とする射出成形機の
   射出方法。 ２ ボールネジ軸およびボールネジナツトを同一
   方向かつ同一速度で回転させることにより、軸方
   向への相対移動量をゼロにし、この状態でボール
   ネジ軸またはボールネジナツトの少なくとも一方
   の速度を変化させ、前記相対移動を生じさせるこ
   とを特徴とする請求項１記載の射出成形機の射出
   方法。 ３ スクリユ（プランジヤ）を少なくとも前進さ
   せることができるスクリユ駆動部を備えてなる射
   出成形機の射出装置において、前記スクリユ駆動
   部を、ボールネジ軸およびボールネジナツトから
   構成するボールネジ機構部と、ボールネジ軸を回
   転駆動する第一モータ部と、ボールネジナツトを
   回転駆動する第二モータ部と、各モータ部を制御
   する制御部と、ボールネジ軸またはボールネジナ
   ツトの軸方向における相対移動量をスクリユに付
   与する伝達部を備えて構成したことを特徴とする
   射出成形機の射出装置。