JPS6046008B2 - 射出成形機の制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は射出成形機の制御方式に関するものてある。

一般に、この種の射出成形機はホッパから供給される粒
状のプラスチック原料を加熱溶融するためのバレル、バ
レル内の溶融プラスチックをキャビティを有する金型内
に出させるためのフランシャーとを備えている。

また、射出成形機にはフランシャーを射出ラムにより駆
動するだけでなく、フランシャーのスクリューを設け、
このスクリューを回転させることによりバレル内のプラ
スチック原料を混練し、且つ、軽量を行なう形式のもの
がある。一方、バラツキの少ない高品質の製品を射出成
形によつて得る場合、金型内に注入されるプラスチック
の粘度を一定の範囲内に維持することが必要である。

例えば、プラスチックの粘度が低すぎると、製品にバリ
等が発生し、また、プラスチッ・クの粘度が高過ぎると
きには、金型のキャビティ内にプラスチックが充分行き
渡らず、いずれの場合にも、高品質の製品を得ることは
できない。従来、この種の射出成形機では金型内にプラ
スチックを注入する射出工程において、溶融プラスゝチ
ツクの見掛上の粘度を測定し、この見掛粘度を一定値以
内に維持するように制御する方式が採用されている。例
えば、特開昭５０−２３４５７号に開示された制御方法
においては射出工程中の射出ラムの位置を監視し、射出
ラムが予め定められた位置に達した時の射出圧力を射出
ラムの油圧等により検出して、この検出結果が一定範囲
を逸脱しているときには、バレルの加熱用ヒータの温度
を制御し、見掛粘度を一定範囲内に維持している。更に
、ゼネラルエレクトリツク社のＰＭｌＯＯＯＰＲＯＣＥ
ＳＳＣＯＮＴＲＯＬにおいては射出速度をプログラム制
御しておき、射出ラムが予め設定した位置に達した時、
射出油圧及び射出速度を検出して、射出油圧と射出速度
の比を溶融プラスチックの粘度の指標とし、この比の値
を一定範囲内に維持するように制御を行なつている。

しかしながら、金型にプラスチックを注入する射出工程
において見掛粘度を求めた場合、測定時点では金型にあ
る程度プラスチックが充填されているから、この状態で
計測された測定因子は金型のキャビティの形状等によつ
て影響を受ける。

したがつて、金型を交換する度毎に、金型に応じて溶融
プラスチックの見掛粘度の基準を変更しなければならな
いという欠点がある。本発明の目的は溶融プラスチック
の見掛粘度の基準を金型に応じて変更する必要のない射
出成形機の制御方式を提供することである。

本発明の他の目的は溶融プラスチックの見掛粘度より有
効にあられす測定因子を用いた射出成形機の制御方式を
提供することである。

本発明では射出成形の際、一定量のプラスチックをバレ
ル内に供給して、プラスチックの定量化を行なう計量工
程と、この計量工程後、金型内に．プランジャーにより
押出する射出工程とが行われることに着目し、見掛粘度
を計量工程においても測定して、注入する溶融プラスチ
ックの見掛粘度を射出の前に金型の形状等に左右される
ことなく検出する射出成形機の制御方式が得られる。

本発明によれば、プランジャーにスクリューを備えた射
出成形機において、プラスチックの見掛粘度をあられす
因子として、スクリュー回転数、スクリュー回転トルク
又はスクリュー移動速度を使用し、測定された因子の変
動を監視、制御する・ことによつて高品質の製品を連続
的に製作できる制御方式が得られる。以下、図面を参照
して、本発明を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、第
１図を参照すると、この実施例は一部破断して示された
射出成形機１と、その制御回路３０とを備えている。こ
のうち、射出成形機１は粒状のプラスチック原料を供給
するホッパー２、プラスチック原料を加熱溶融するバレ
ル３、バレル３から押出された溶融プラスチックを成形
する金型４及び溶融プラスチックをショットするプラン
ジャー５とを備え、プランジャー５にはプラスチックを
混練、移動させるスクリュー５″が設けられている。ま
た、このプランジャー５は射出ラム６によつて前後進さ
せられると共に、モータ７によつて回転させられ、バレ
ル３内の溶融プラスチックを金型４に射出できるように
構成されている。更に、バレル３にはプラスチック原料
を加熱・溶融する加熱ヒータ８が設けられており、金型
４には温度制御装置９が備えられている。次に、バレル
３及び金型４の温度を検出するために、バレル３及び金
型４には温度変換器１０及び１１が取り付けられており
、且つ、射出ラム６・の背圧を検出するために、圧力検
出器１２が設けられている。

また、スクリュー５″の位置及び速度はそれぞれ変位検
出器１３及び速度検出器１４て測定される。この実施例
ではスクリュー５″の位置及び速度だけでなく、スクリ
ュー５″の回転速度並びに回転トルクをも検出できるよ
うに、モータ７には回転角速度検出器１５及び回転トル
ク検出器１６が備えられている。一方、前述した各種検
出器及び変換器からのデータに基き射出成形機１を制御
する制御回路３０はプログラム及び各種データにしたが
つて、射出成形機１を制御するコントローラ３１、モー
タ７を駆動するモータ駆動装置３２及びコントローラ３
１からの出力をモータ駆動装置３２へ伝達するサーボ増
幅器３３を有している。

更に、この制御回路３０にはコントローラ３１からの制
御により、バレル３内の溶融プラスチックの温度、金型
４の温度を設定、制御する温度プログラム設定器３牡射
出速度の制御の際に使用されるサーボ増幅器３５、射出
ラム６の背圧の制御の際に使用されるサーボ増幅器３６
とが設けられ、両増幅器３５，３６の出力は信号切換装
置３７を介して、選択的に圧力駆動装置４０に与えられ
る。この圧力駆動装置４０は計量工程において射出ラム
６に背圧を与え、射出工程において射出速度を得るため
に射出圧を与える。以下、この実施例の動作をホッパー
２からのプラスチック原料を定量化し、混練する計量工
程と、金型４内に溶融プラスチックを押出す射出工程と
に分けて説明する。

まず、計量工程について説明すると、計量工程ではモー
タ７を回転させバレル３内に供給されたプラスチック原
料を混練すると共に、加熱ヒータ８が設けられている溶
融室１８の方向へプラスチック原料を移動させる。この
実施例においてはスクリュー５″の速度及びトルクを検
出させるために、回転角速度検出器１５及び回転トルク
検出器１６が設けられており、且つ、速度検出器１４で
はスクリューの移動速度を検出することができる。した
がつて、これら３つの測定因子を組合せることにより、
コントローラ３１では種々の制御を行なうことができる
。これら測定因子の計測に先立つて、温度変換器１０、
加熱ヒータ８及びび温度プログラム設定器３４を用いて
温度サーボ系を構成し、バレル３内の温度を一定に保持
しておくと共に場合によつて温度変換器１１、温度制御
装置９、温度プログラム設定器３４を用いて温度サーボ
系を構成し金型４の温度を一定にすることを併用し更に
圧力検出器１２、圧力駆動装置４０、サーボ増幅器３６
及び信号切換装置３７を用いて圧力サーボ系を用いて、
コントローラ３１の制御により射圧ラム６の背圧を一定
にしておく。この状態における１つの制御方法として、
３つの測定因子のうちスクリューの回転速度を一定にし
て、スクリューの回転に要するトルク又はスクリューの
移動速度を監視し、溶融プラスチックの見掛粘度を制御
する方法がある。

この場合、回転角速度検出器１５、スクリュー回転用モ
ータ７、モータ駆動装置３２及びサーボ増幅器３３によ
り回転速度サーボ系を構成し、コントローラ３１の制御
により、スクリュー回転数を一定に保つておく。この状
態でトルク検出器１６によりスクリュー回転に要するト
ルク、あるいは、速度検出器１４によりスクリューの移
動速度を検出する。コントローラ３１では予め設定され
ている最適な見掛粘度に対応する上限及び下限を有する
設程イμＳＶと、トルク検出器１６又は速度検出器１４
における検出値とを比較し、検出値に応じた制御を行な
う。一方、計量工程におけるもう一つの制御方法として
は、スクリュー回転用モータ７を定トルク回転させ、こ
の定トルク回転時における回転数を測定する方法がある
。

この場合、トルク検出器１６、モータ７、モータ駆動装
置３２及びサーボ増幅器３３によりトルクサーホ系を構
成し、モータ７を定トルク回転させる。この状態におて
、コントローラ３１の制御により、モータ７の回転数を
回転角速度検出器１５で測定し、設定値ＳＶとの比較を
行なう。尚、モータ７を定トルク回転させた状態てスク
リュー５″の移動速度を速度検出器１４で測定してもよ
い。コントローラ３１では計測値が計量工程における設
定鄭■（上限及び下限を有する）内にある場合は見掛粘
度か最適な状態であると見なしコントローラ３１の温度
設定を変更することなく成形を行う。計測値が計量工程
における設定値ＳＶの上限及び下限を逸脱した場合は測
定因子がこの設定値ＳＶの範囲内に入る様に設定温度の
制御を行う。例えば、検出トルクが設定値の上限よりも
大きな場合、スクリュー５″の移動速度が設定値の下限
より小さな場合、あるいは、回転角速度が設定値の下限
より小さな場合には、プラスチックの見掛粘度が高いも
のとして設定温度を高くするような制御を行ない、逆の
場合には設定温度を低くするような制御を行なう。次に
、射出工程中における制御方法を説明すると、この場合
、まず、コントローラ３１では信号切換装置３７をサー
ボ増幅器３５側に切換える。これによつて、速度検出器
１牡サーボ増幅器３５、信号切換装置３７及び圧力駆動
装置４０の経路で速度サーボ系が構成され、コントロー
ラ３１の制御により射出速度は一定に保たれる。他方、
バレル３内の溶融プラスチックの温度は温度変換器１０
、温度プログラム設定器３４及び加熱ヒー・夕８の温度
サーボ系により、また、金型４の温度は温度変換器１１
、温度プログラム設定器３４及び温度制御装置９の温度
サーボ系により、それぞれコントローラ３１で設定され
た温度となるように制御される。したがつて、射出工程
中におけるノ見掛粘度の検出は温度プログラム設定器３
４によつて温度制御を行なつている状態で行なわれる。
また、射出工程中における制御方法にも計量工程の楊合
と同様に、スクリュー５″の回転数を一定にして、スク
リュー５″の回転に要するトルクを検出する方法と、ス
クリュー５″の回転トルクを一定にして、スクリュー５
″の回転数を検出する方法とがある。前者のように、ス
クリュー５″の回転数を一定にする場合、回転角速度検
出器１５、モータ７、モータ駆動装置３２及びサーボ増
幅器３３を用いて回転速度サーボ系を構成し、コントロ
ーラ３１の設定に基いてスクリュー５″の回転数を一定
に保持する。この状態で、スクリュー５″の回転に要す
るトルクをトルク検出器１６で検出し、計測結果をコン
トローラ３１に伝達する。他方、後者の場合、トルク検
出器１６、モータ７、モータ駆動装置３２及びサーボ増
幅器３３によりトルクサーボ系を構成し、コントローラ
３１の設定に基いてスクリュー５″の回転トルクを一定
に保ち、この状態で定トルク回転に要する回転数を回転
角速度検出器１５て検出し、その結果をコントローラ３
１に送出する。

コントローラ３１では上述したいずれの場合にも、予め
最適な見掛粘度に対応した設定値ＳＶ（上限及ひ下限を
もつている）と検出値とを比較し、検出値か設定イ？■
の上限及び下限の範囲内に入る様に、温度プログラム設
定器３４を制御する。

温度プログラム設定器３４はコントローラ３１からの信
号に基いて、検出トルクが設定値の上．限より大きい場
合、あるいは、回転角速度が設定値の下限より小さい場
合、見掛粘度が最適値より高いと判断して、温度プログ
ラム設定器３４の設定温度を高くする。他方、検出トル
クが設定値の下限より小さい場合、あるいは、回転角速
度が設！定値の上限よりも大きい場合、見掛粘度が低い
ものと判断し、温度プログラム設定器３４の設定温度を
低下させる。温度プログラム設定器３４における温度の
変更に応じて、温度変換器１０及び加熱ヒータ８による
温度サーボ系が制御され、バレ、ル３内の温度が変更さ
れ、溶融プラスチックの見掛粘度を変化させることがで
きる。これによつて、スクリュー５″の測定因子は設定
値の許容範囲内にある様に制御される。また、バレル３
内の溶融プラスチックの温度制御と同時に、溶融プラ・
スチツクの温度に対応した金型温度の制御が温度変換器
１１、温度プログラム設定器３４及び温度制御装置９の
温度サーボ系により行なわれ、バレル３内の溶融プラス
チックの温度制御及び金型４の温度制御により、許容範
囲内にプラスチックの見掛粘度を維持すると共に、この
溶融プラスチックに適した金型温度を得ることができる
。 尚、見掛粘度の変更はコントローラ３１の設定値を
変更することにより、温度プログラム設定器３４におけ
るマイナループの設定温度を変更することによつて行な
える。

冫 上に述べた本発明の実施例では射出工程中にスクリ
ュー５″を回転させる所謂回転射出の状態を形成してい
るが、スクリュー５″の回転によつて悪影響がないよう
にスクリュー５″の回転を行なう必要があることは言う
までもない。

一方、射出・工程中においては他の測定因子を計測し、
この測定因子を基にして温度制御を行なつてもよい。
以上述べたように、本発明によれは射出工程中だけでな
く、計量工程中にも溶融状態にあるプラスチックの主要
パラメータである見掛粘度を計測することができ、従来
の方法に比較して早く見掛粘度の検出値に基く制御を行
なえる。更に、金型の形状、温度等に左右されることな
く、見掛粘度の計測ができるため、金型の交換の度毎に
見掛粘度の基準を変更せずに、溶遊プラスチックの見掛
粘度を容易に最適値に維持できる。また、溶融プラスチ
ックの温度に適するように金型温度を調節でき、高品質
の製品を容易に製造できる等の利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す図てある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱ヒータを有するバレルと、該バレルにプラスチ
   ックを供給するホッパーと、前記バレルから押出された
   溶融プラスチックを成形する金型と、先端部分にスクリ
   ューを有し、前記バレル内の溶融プラスチックを前記金
   型へ押出すために設けられた回転可能なプランジャーと
   、前記プランジャーを前記金型方向へ駆動する射出ラム
   と、前記プランジャーを回転させるモータとを備え、前
   記バレル内に前記ホッパーから供給されたプラスチック
   を定量化すると共に、前記スクリューの回転によつて混
   練する計量工程及び前記射出ラムを駆動して前記金型に
   溶融プラスチックを射出する射出工程のうち、少なくと
   も前記計量工程において、前記スクリューの回転速度及
   び前記スクリューの回転トルクのいずれか一方の因子を
   一定として、他方の因子又は前記スクリューの移動速度
   を測定し、当該測定値に基いて前記バレル内の溶融プラ
   スチックの見掛粘度を前記射出工程に先立つて制御する
   ことを特徴とする射出成形機の制御方式。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記射出工程にお
   いて前記スクリューの回転速度及び前記スクリューの回
   転トルクのいずれか一方を一定とし、他方を測定し、測
   定値にしたがつて前記バレル内の溶融プラスチックの温
   度制御又は金型の温度制御或はその双方の制御を行なう
   ことを特徴とする射出成形機の制御方式。