JPH0628253Y2 - 電動式射出成形機の保圧制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、サーボモーターを射出
スクリューの駆動源として用いる電動式射出成形機の保
圧制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般の射出成形機は、油圧シリンダー等
のアクチュエーターで射出スクリューを往復移動させ、
この射出スクリューを前進移動させることによって射出
スクリューの先端側の溶融樹脂を金型内に充填するよう
にしている。

【０００３】このような射出成形機においては、射出ス
クリューを前進移動させて樹脂を金型内に充填したのち
に、さらにこの射出スクリューを先端側に押圧して金型
内に充填された樹脂に圧力（保圧力）を加える保圧を行
い、金型内における樹脂の固化に伴う収縮分を補うよう
にしている。

【０００４】一方、前述の従来の射出成形機に対して、
射出スクリューを電動機で駆動する電動式射出成形機も
開発されている。

【０００５】この種の電動式射出成形機は、サーボモー
ターの回転運動を例えばボールねじとこれに螺合するボ
ルトナット等からなる運動変換機構を介して直線運動に
変換し、この運動変換機構によって、射出スクリューを
往復移動させるようにしている。

【０００６】そして、前記電動式射出成形機において
は、図１に示すような制御を行っている。

【０００７】すなわち、射出工程における充填制御は、
サーボモーター１の回転角を位置検出手段としてのエン
コーダー２によって検出することにより射出スクリュー
の位置を検出し、この位置情報と別途入力される射出速
度指令信号Ａとに基づき、位置制御回路Ｍ１と速度制御
回路Ｍ２とによる２つの制御回路により、射出スクリュ
ーの速度を段階的に設定するとともに、各速度制御の段
階に応じたトルクをトルク制御回路において設定し、こ
れらの設定値に基づく信号をサーボアンプ３へ出力し、
このサーボアンプ３から駆動信号を前記サーボモーター
１へ出力することによって行っている。

【０００８】また、保圧制御は、、射出スクリューが所
定位置に到達した時点で前記エンコーダー２からの信号
により切り換えスイッチＳＷ１が切り換えられて、別途
入力される保圧指令信号Ｂに基づき、速度制御回路Ｍ２
とトルク制御回路Ｍ３において射出スクリューの速度と
トルクとを設定し、これらの設定値に基づく信号をサー
ボアンプ３へ出力し、このサーボアンプ３から前記サー
ボモーター１へ駆動信号を出力することによって行って
おり、前記速度制御回路Ｍ２への指令値は、樹脂圧力を
検出する圧力センサー４からのフィードバック信号によ
って補正されるようになっている。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】ところで、保圧制御の
段階では、射出スクリューが最前進位置近傍で前進後退
させられるが、前述の保圧制御方法であると、保圧制御
中においてエンコーダー２からの位置情報が各制御回路
Ｍ１、Ｍ２に入力されないので、射出スクリューの位置
確認が不可能であることから、射出スクリューが必要以
上に前進して、その先端が加熱シリンダーと接触ないし
は衝突してしまうおそれがあり、そのための対策が要望
されている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本考案は、前述した課題
を有効に解決し得る電動式射出成形機の保圧制御装置を
提供せんとするもので、特に、サーボモーターの回転運
動を直線運動に変換して、この直線運動によって射出ス
クリューを前進させることにより、射出スクリューの前
方に充填された溶融樹脂を金型内に射出するとともに、
この金型内に射出された樹脂に圧力を加えて保圧を行う
電動式射出成形機において、前記サーボモーターの作動
を制御するコントローラーと、前記射出スクリューの位
置を検出する位置検出手段とを備え、前記コントローラ
ーは、保圧時に前記サーボモーターの速度を制御するこ
とにより樹脂圧力を制御する速度制御回路と、前記位置
検出手段からの情報に基づき、前記サーボモーターの位
置と速度を制御する位置制御回路と、保圧時の保圧指令
信号と圧力センサーから出力される実保圧値との偏差量
に基づく速度指令値を制御する速度制御回路と、射出ス
クリューの位置が射出スクリューの最前進端の手前位置
に到達したとき、自動的にサーボモーターの制御モード
を速度制御モードから位置制御モードに切り替え、常に
射出スクリュー最前進端位置の手前位置に停止すること
を可能にするスイッチング回路が設けられていることを
特徴とする。

【００１１】

【作用】本考案に係わる電動式射出成形機は、樹脂の射
出操作に続いて保圧操作に入ると、コントローラーにお
いて速度制御回路が選択されて、サーボモーターの速度
制御により保圧の制御が行われる。

【００１２】そして、この保圧制御の最中においても、
位置検出手段により射出スクリューの位置が常時検出さ
れており、保圧制御の終盤に射出スクリューが最前進位
置近傍に到達すると、前記位置検出手段からの情報に基
づき、コントローラーの制御モードが位置制御回路へ切
り換えられ、この位置制御の下に、射出スクリューの速
度が制御されて、この射出スクリューが設定された停止
位置へ向けて移動停止させられる。

【００１３】

【実施例】以下、本考案の一実施例について、図２およ
び図３を参照して説明すれば、図２において符号１０
は、本実施例に係わる電動式射出成形機を示す。

【００１４】まず、この電動式射出成形機１０の概略構
成について説明すると、樹脂が溶融されつつ供給される
加熱シリンダー１１と、この加熱シリンダー１１に装着
され樹脂の原料を供給するホッパー１２と、前記加熱シ
リンダー１１内に回転自在にかつ加熱シリンダー１１の
軸方向に移動自在に嵌装された射出スクリュー１３（本
実施例ではスクリューを示した）と、この射出スクリュ
ー１３に一体に取り付けられた従動プーリ１４と、この
従動プーリ１４にタイミングベルト１５を介して連結さ
れた駆動プーリ１６と、この駆動プーリ１６に連結され
て、前記射出スクリュー１３へ軸回りの回転を与える第
１サーボモーター１７と、前記射出スクリュー１３の後
端部に連設されたスライダー１８と、このスライダー１
８に、前記射出スクリュー１３と同軸状に螺着されたね
じ軸１９と、このねじ軸１９に、従動プーリ２０、タイ
ミングベルト２１、および、駆動プーリ２２を介して連
結された第２サーボモーター２３と、前記スライダー１
８に装着されて前記射出スクリュー１３が当接させられ
たロードセル２４と、このロードセル２４に接続されて
その内部圧力を検出する圧力センサー２５と、前記第１
サーボモーター１７の回転角を検出する第１エンコーダ
ー２６と、前記第２サーボモーター２３の回転角を検出
する第２エンコーダー２７と、前記各エンコーダー２６
・２７からの信号を受けるとともに、各サーボモーター
１７・２３へ駆動信号を出力するコントローラー２８と
を備えている。

【００１５】そして、前記コントローラー２８は、保圧
時に前記第２サーボモーター２３の速度を制御すること
により樹脂圧力を制御する速度制御回路Ｍ２と、樹脂の
射出時および保圧時の終盤において、前記第２エンコー
ダー２７からの情報に基づき前記第２サーボモーター２
３の位置と速度を制御する位置制御回路Ｍ１と、前記第
２サーボモーター２３のトルクを制御するトルク制御回
路Ｍ３との３つの制御回路を備えているとともに、前記
射出スクリュー１３が所定位置まで前進した際に、前記
射出スクリュー１３の制御モードを、速度制御回路Ｍ２
による速度制御モードから位置制御回路Ｍ１による位置
制御モードへ切り換えるスイッチＳＷ１と、射出スクリ
ュー１３が所定の位置まで前進した際に、位置制御回路
Ｍ１からの指令により前記スイッチＳＷ１の切り替えを
行なう速度スイッチング回路２９と、前記トルク制御回
路Ｍ３への制御指令値を切り替えて前記トルク制御回路
Ｍ３に入力するスイッチＳＷ２およびこのスイッチＳＷ
２を切り替えるトルクスイッチング回路３０と、前記ト
ルク制御回路からの出力信号に基づいて、前記第２サー
ボモーター２３へ駆動信号を出力するサーボアンプ３１
とが設けられている。

【００１６】また、このコントローラー２８には、前記
第１エンコーダー２６からの情報に基づき前記第１サー
ボモーター１７の作動を制御する背圧制御回路（図示
略）が設けられている。

【００１７】次いで、このように構成された本実施例の
作用について説明すれば以下のとおりである。

【００１８】まず、射出工程における充填制御において
は、位置検出手段としての第２エンコーダー２７によっ
て第２サーボモーター２３の回転角が検出されて、射出
スクリュー１３の位置が検出され、この位置情報と速度
設定器より別途入力される射出速度指令信号Ａとに基づ
き、位置制御回路Ｍ１と速度制御回路Ｍ２とによる２つ
の制御モードにより、射出スクリュー１３の位置に対応
した射出スクリュー１３の速度が段階的に設定されると
ともに、各速度制御の段階に応じたトルクがトルク制御
回路Ｍ３において設定され、これらの設定値に基づいた
指令信号がサーボアンプ３１へ出力され、このサーボア
ンプ３１において前記各指令信号に基づいた駆動信号が
前記第２サーボモーター２３へ出力される。

【００１９】そして、この段階において前記トルクは第
２サーボモーター２３の定格出力の３００％まで許容で
きるように設定される。

【００２０】これによって、射出スクリュー１３の速度
が、その前進移動位置に応じて制御されて、所定のプロ
グラムに基づいた速度で溶融樹脂が金型内へ充填され
る。

【００２１】このような操作の継続により、射出スクリ
ュー１３が所定位置に到達して溶融樹脂の射出が完了す
るが、ここで、位置制御回路Ｍ１にたいして別途設定さ
れた充填速度ー圧力切り替え位置に達すると、この速度
スイッチング回路２９の作用により、前記スイッチＳＷ
１が切り替えられて、速度制御モードから位置制御モー
ドに移行し、電動式射出成形機１０の制御が充填制御か
ら保圧制御に制御が切り替わる。

【００２２】一方、前述の保圧制御において、金型内に
充填された樹脂の実圧力が、射出スクリュー１３を介し
てロードセル２４によって常時検出されているととも
に、圧力センサー２５を経てフィードバックされ、この
フィードバック信号と保圧指令信号Ｂとの偏差量に基づ
いて補正された速度指令値とトルクの指令値とがサーボ
アンプ３１へ出力されて、これらの指令値に基づき射出
スクリュー１３が制御され、これによって、保圧が精度
よく制御される。

【００２３】そして、この保圧制御は、充填制御が完了
した時点から、設定された複数の圧力を、それぞれの圧
力毎に所定時間継続することにより行われる。

【００２４】このように保圧制御は、充填制御が完了し
た時点から、複数の設定圧力とそれぞれの継続時間によ
って制御されるが、このような制御が行われている間に
おいても、第２エンコーダー２７によって、射出スクリ
ュー１３の位置が継続して検出されており、この第２エ
ンコーダー２７によって、前記射出スクリュー１３が最
前進位置近傍まで前進させられたことが検出された際
に、前記位置制御回路Ｍ１から、射出スクリュー１３を
強制的に減速停止させる速度指令値が速度スイッチング
回路２９へ出力される。

【００２５】この位置制御回路Ｍ１からの速度指令値
は、射出スクリュー１３の停止を目的としており、した
がって、保圧制御時における速度指令値よりも小さいも
のであるから、速度スイッチング回路２９の作動によ
り、スイッチＳＷ１が切り換えられて、位置制御回路Ｍ
１からの速度指令値が速度制御回路Ｍ２における制御値
となされ、この指令値に基づき射出プランジャ１３の速
度が制御されて、所定の減速度で減速されたのちに、所
定の位置において停止させられる（この制御を停止制御
と称する）。

【００２６】さらに、このような充填制御、保圧制御、
ならびに、停止制御の過程において、通常は、トルク制
御回路Ｍ３には、第２サーボモーター２３の定格トルク
の３００％までのトルクを許容するトルク指令値が入力
されており、このトルク指令値に基づきサーボアンプ３
１から前記第２サーボモーター２３へ駆動信号が出力さ
れる。

【００２７】一方、前記速度制御回路Ｍ２からのトルク
指令値と、保圧指令信号Ｂによるトルク指令値とがトル
クスイッチング回路３０に入力されて比較され、その比
較結果に基づきこのトルクスイッチング回路３０の作動
によりスイッチＳＷ２が切り替えられて、小さい方のト
ルク指令値がトルク制御回路Ｍ３へ選択的に入力される
ので、各制御段階においてサーボモーター２３に過剰ト
ルクが発生することが防止される。

【００２８】このように構成された本実施例の電動式射
出成形機の保圧制御装置によれば、保圧を第２サーボモ
ーター２３の速度と圧力センサー２５からの実圧力との
比較によるフィードバック制御によって行われるととも
に、射出スクリュー１３が最前進位置に近づいた時点
で、この射出スクリュー１３の速度制御が位置情報に基
づいて行われることにより、射出スクリュー１３が所定
の位置に精度よく停止させられる。

【００２９】この結果、射出スクリュー１３が必要以上
に前進させられることによる、射出スクリュー１３や加
熱シリンダー１１の損傷が防止される。

【００３０】

【考案の効果】以上説明したように、本考案に係わる電
動射出成形機における保圧制御装置は、サーボモーター
の回転運動を直線運動に変換して、この直線運動によっ
て射出スクリューを前進させることにより、射出スクリ
ューの前方に移送された溶融樹脂を金型内に射出すると
ともに、この金型内に射出された樹脂に圧力を加えて保
圧を行う電動式射出成形機において、前記サーボモータ
ーの作動を制御するコントローラーと、前記射出スクリ
ューの位置を検出する位置検出手段とを備え、前記コン
トローラーは、保圧時に前記サーボモーターの速度を制
御することにより樹脂圧力を制御する速度制御回路と、
前記位置検出手段からの情報に基づき、前記サーボモー
ターの位置と速度を制御する位置制御回路と、保圧時の
保圧指令信号と圧力センサーから出力される実保圧値と
の偏差量に基づく速度指令値を制御する速度制御回路
と、射出スクリューの位置が射出スクリューの最前進端
の手前位置に到達したとき、自動的にサーボモーターの
制御モードを速度制御モードから位置制御モードに切り
替え、常に射出スクリュー最前進端位置の手前位置に停
止することを可能にするスイッチング回路が設けられて
いることを特徴とするもので、次のような効果を奏す
る。

【００３１】保圧制御中において、射出スクリューが最
前進位置に近づいた時点で、この射出スクリューの速度
制御を射出スクリューの位置情報に基づいて行うことに
より、射出スクリューを所定の位置に精度よく停止させ
ることができる。この結果、射出スクリューの必要以上
の前進動作を防止して、射出スクリューや加熱シリンダ
ーの損傷を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電動射出成形機における従来の制御装置の概略
を示すブロック図。

【図２】本考案の制御装置の一実施例が適用された電動
式射出成形機の概略構成図。

【図３】本考案の一実施例を示すブロック図。

【符号の説明】

１０ 電動式射出成形機 １１ 加熱シリンダー １３ 射出スクリュー １８ スライダー １９ ねじ軸 ２３ 第２サーボモーター ２７ 第２エンコーダー（位置検出手段） ２８ コントローラー ２９ 速度スイッチング回路 ＳＷ１ スイッチ Ｍ１ 位置制御回路 Ｍ２ 速度制御回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーボモーターの回転運動を直線運動に
   変換して、この直線運動によって射出スクリューを前進
   させることにより、射出スクリューの前方に充填された
   溶融樹脂を金型内に射出するとともに、この金型内に射
   出された樹脂に圧力を加えて保圧を行う電動式射出成形
   機において、前記サーボモーターの作動を制御するコン
   トローラーと、前記射出スクリューの位置を検出する位
   置検出手段とを備え、前記コントローラーは、保圧時に
   前記サーボモーターの速度を制御することにより樹脂圧
   力を制御する速度制御回路と、前記位置検出手段からの
   情報に基づき、前記サーボモーターの位置と速度を制御
   する位置制御回路と、保圧時の保圧指令信号と圧力セン
   サーから出力される実保圧値との偏差量に基づく速度指
   令値を制御する速度制御回路と、射出スクリューの位置
   が射出スクリューの最前進端の手前位置に到達したと
   き、自動的にサーボモーターの制御モードを速度制御モ
   ードから位置制御モードに切り替え、常に射出スクリュ
   ー最前進端位置の手前位置に停止することを可能にする
   スイッチング回路が設けられていることを特徴とする電
   動式射出成形機の保圧制御装置。