JP2001113575A - 射出成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 計量行程時のスクリュー背圧制御条件を、適
正値に自動設定できるようにすること。 【解決手段】 まず、例えば背圧一定の初期背圧制御条
件による計量行程を実行して、この計量行程時のスクリ
ュー後退速度を実測し、実測スクリュー後退速度の変化
度合が許容範囲を超えた場合には、予めケーススタディ
して取得したスクリュー後退速度と背圧との関係データ
に基づき背圧制御条件を補正して、実測スクリュー後退
速度の変化が上記許容範囲内に収まるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は射出成形機に係り、
特に、インラインスクリュー型の射出成形機における、
計量行程時のスクリュー背圧を適正値に自動設定できる
ようにした技術にに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インラインスクリュー型の射出成形機
は、加熱シリンダ内のスクリューを回転させることによ
り、原料樹脂を混練・可塑化しつつスクリューの先端側
に送り込むとともに、スクリューの先端側に溜った溶融
樹脂からの圧力によって、スクリュー背圧を制御しつつ
スクリューを後退させることによって、計量行程を行う
ようになっている。

【０００３】上記の計量行程において、スクリューの先
端側に溜め込まれる溶融樹脂の樹脂圧を適正値にコント
ロールすることは、良品成形を達成する上で重要な制御
ファクターの１つとなっており、このため、スクリュー
の先端側に溜った溶融樹脂からの圧力によって後退する
スクリューに付与する背圧の制御は、非常に重要なもの
となっている。

【０００４】ところで、スクリューの先端側に溜め込ま
れる溶融樹脂の樹脂圧を正確に把握するには、加熱シリ
ンダの先端に取付けられたノズル内の樹脂圧を直接検知
する圧力センサを設けるのが、直接的で最も正確な手法
であるが、このような圧力センサは非常に高価で、また
耐久性の点でも問題がある。このため、スクリューの後
部などに比較的に安価な圧力センサを取付け、この圧力
センサによって検出したスクリューに対する樹脂からの
負荷圧力を、スクリューの先端側に溜め込まれる溶融樹
脂の樹脂圧に換算して、樹脂圧とみなす手法をとるのが
一般的である。そして、スクリューに対する樹脂からの
負荷圧力を計測しつつ、これが所定の値を維持するよう
に、スクリュー前後進駆動源を用いてスクリューに付与
する背圧のコントロールを行うようにしていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たように、スクリューに対する負荷圧力値を検出し、こ
れをスクリューの先端側に溜め込まれる溶融樹脂の樹脂
圧に代替する手法を採った場合には、スクリューに対す
る負荷圧力値とスクリュー先端側の溶融樹脂の樹脂圧と
が、必ずしも常に正しい相関関係をもつとは言い難いも
のであった。すなわち、 （１）スクリューが樹脂を前方に送ることによる供給ト
ルクの影響 （２）スクリューに食い込む樹脂圧力の影響 等によって、例えスクリューに対する負荷圧力値が一定
であっても、実際の溶融樹脂の樹脂圧は変動を来たして
いることがあり、このため、適正なスクリューの背圧制
御を行うことを、非常に困難なものにしていた。

【０００６】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、安価な圧力センサを用いてス
クリューに対する負荷圧力値を検出する手法を踏襲しつ
つ、計量行程時のスクリュー背圧制御条件を適正値に自
動設定できるようにし、以って、適正なスクリューの背
圧制御により良品成形に貢献することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、インラインスクリュー型の射出成形機に
おいて、連続成形運転に先立つ試ショット運転時に、
（ａ）まず、例えば背圧一定の初期背圧制御条件による
計量行程を実行させ、この計量行程時のスクリュー後退
速度を実測して、実測したスクリュー後退速度の変化が
許容範囲幅内にあってほぼ一定とみなせるか否かを判定
する手段と、（ｂ）上記実測したスクリュー後退速度の
変化が許容範囲幅を超えた場合には、樹脂種別に応じて
予めケーススタディして取得したスクリュー後退速度と
背圧との関係データに基づき、背圧制御条件を補正して
次の計量行程を実行させるとともに、実測したスクリュ
ー後退速度の変化が許容範囲幅内にあってほぼ一定とみ
なせるか否かを判定する手段と、（ｃ）上記（ｂ）の処
理過程を必要に応じて繰り返して、実測したスクリュー
後退速度の変化が上記許容範囲幅内に収まるようにする
手段とを、具備する。

【０００８】さらに、（ｄ）上記実測スクリュー後退速
度の変化が上記許容範囲幅内に収まった際の背圧制御条
件を、連続成形運転時の背圧制御条件として自動的に設
定する手段を具備する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。

【００１０】図１は、本発明の実施の１形態例に係る射
出成形機の要部構成を示す説明図である。図１におい
て、１は加熱シリンダ、２はスクリュー、３はスクリュ
ー２の回転駆動源たる例えばサーボモータ、４はスクリ
ュー２の前後進駆動源たる例えば射出シリンダ（油圧シ
リンダ）、５はスクリュー２の後端側に設けられたロー
ドセル（圧力センサ）、６はスクリュー２の前後進スト
ロークを検出するストロークセンサである。なお、スク
リュー２の前後進駆動源としてサーボモータを用い、こ
のサーボモータの回転を回転→直線運動変換メカニズム
を介してスクリュー２に伝達するようにしてもよい。

【００１１】また、１１はマシン（射出成形機）全体の
動作制御や表示制御などを司るマイクロコンピュータ
（以下、マイコンと称す）、１２はマシンの各部に配設
された多数のセンサで構成されるセンサ群で、前記ロー
ドセル５やストロークセンサ６もこれに含まれる。１３
はマシンの各部に配設された多数の駆動源を駆動制御す
るための多数のドライバ回路で構成されるドライバ群
で、前記サーボモータ３を駆動制御するモータドライバ
１３ａや、前記射出シリンダ４の制御バルブを駆動制御
するバルブドライバ１３ｂもこれに含まれる。１４はマ
シンの前面部に配設されたキー入力装置、１５はキー入
力装置に隣接して配設された例えばカラーＣＲＴディス
プレイ，カラーＬＣＤ等よりなる表示装置である。

【００１２】前記マイコン１１は、計量動作（混練・可
塑化・計量動作），射出動作（１次射出動作と保圧動
作），型開閉動作，エジェクト動作等の成形行程全体の
制御や、実測データの演算・格納処理，良品／不良品の
判定処理，異常判定処理等の演算・判定処理、あるいは
前記表示装置１５の出力画像の表示制御処理等々の各種
処理を実行する。このマイコン１１は、実際には各種Ｉ
／Ｏインターフェース，ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＭＰＵ等を具
備したもので構成され、予め作成された各種プログラム
により各種処理を実行するも、本例においては、入力デ
ータ処理部２１，成形条件設定記憶部２２，成形プロセ
ス制御部２３，実測値記憶部２４，表示処理部２５等を
備えたものとして、以下の説明を行う。

【００１３】なお、上記成形条件設定記憶部２２中にお
いて、２２ａは計量行程の背圧制御条件設定記憶部、２
２ｂは試ショット時の背圧制御条件の自動変更処理部で
あり、上記実測値記憶部２４中において、２４ａはスク
リュー後退速度格納部、２４ｂはロードセル出力格納部
である。

【００１４】前記入力データ処理部２１は、前記センサ
群１２から送出されてくる各種計測情報や、前記キー入
力装置１４によって入力された各種情報等の外部入力情
報を、必要に応じて適宜変換処理して、マイコン１１内
の各部に供給する。なお、前記ロードセル５から送出さ
れてくる計測情報（圧力計測情報）は、前記スクリュー
２に付与される圧力データに変換処理される。また、前
記ストロークセンサ６から送出されてくる計測情報（ス
クリュー位置計測情報）は、基準位置からのスクリュー
ストローク（スクリュー位置）データとされるととも
に、このスクリューストローク情報と図示せぬクロック
手段からのクロック情報とによって、前記スクリュー２
の速度データに変換処理される。

【００１５】前記成形条件設定記憶部２２には、前記キ
ー入力装置１４等によって入力された各種運転条件値
が、書き替え可能な形で記憶されている。この運転条件
値（運転条件設定データ）としては、例えば、計量制御
条件，射出（１次射出および保圧）制御条件，型閉じ
（型締め）制御条件，型開き制御条件，エジェクト制御
条件，製品自動取り出し機の制御条件，各部のバンドヒ
ータ温度，各部の冷却温度等々が挙げられる。また、本
例においては、上記の計量制御条件として、計量行程時
のスクリュー位置に対応するスクリュー回転数，スクリ
ュー位置に対応するスクリュー後退速度，スクリュー位
置に対応する背圧，前記サーボモータ３の制限トルク値
（許容上限トルク値）が設定されるようになっており、
この背圧制御条件（背圧設定データ）は前記背圧制御条
件格納部２２ａに格納される。また、本例においては、
連続自動運転に先立つ試ショット時には、前記背圧制御
条件の自動変換処理部２２ｂが、前記実測値記憶部２４
からのデータを参照して、必要に応じて背圧制御条件
（背圧設定データ）を新たに算出・生成し、これを背圧
制御条件格納部２２ａに書き替えて格納する。

【００１６】前記成形プロセス制御部２３は、予め作成
された成形プロセス制御プログラムと、成形条件設定記
憶部２４に格納された運転条件値（運転条件設定デー
タ）とに基づき、マシンの各部に配設された前記センサ
群１２（位置センサ，圧力センサ，回転数検出センサ，
温度センサ等々）からの計測情報をリアルタイムで取り
込んだ前記実測値記憶部２４からの実測データ、および
図示せぬクロック手段からのクロック情報を参照しつ
つ、前記ドライバ群１３（モータドライバ，電磁油圧制
御バルブのドライバ，ヒータドライバ等々）を介して対
応する駆動源を駆動制御し、一連の制御行程を実行させ
る。

【００１７】前記実測値記憶部２４には、連続自動運転
における予め設定されたモニタ項目の総べての実測デー
タが、連続する所定回数のショットにわたって取り込ま
れる。取り込まれるモニタ項目としては、時間監視項
目，位置監視項目，回転数監視項目，速度監視項
目，圧力監視項目，温度監視項目，電力監視項目
等が挙げられ、前記した成形運転条件設定項目の重要項
目がほぼ含まれるようになっている。なお、本例におい
ては、計量行程の実測スクリュー後退速度は、前記スク
リュー後退速度格納部２４ａに取り込まれて記憶され、
計量行程のロードセル６出力を変換処理して得られるス
クリュー２への実測負荷圧力は、前記ロードセル出力格
納部２４ｂに取り込まれて記憶される。

【００１８】前記表示処理部２５は、前記キー入力装置
１４からのオペレータが所望するモードの表示画面の呼
び出し指令によって、予め作成された表示画像作成・制
御プログラムに基づき、指定された表示モードの表示画
面データを作成し、これを前記表示装置１５上に出力・
表示させる。

【００１９】次に、上述した構成に基づく、試ショット
時における計量行程の背圧制御条件の自動補正・設定手
法を、図１とともに、図２および図３を用いて説明す
る。

【００２０】図２は、試ショット時における背圧一定の
初期背圧制御条件によって計量行程を実行した際の、前
記ロードセル５出力から得られたスクリュー２への負荷
圧力３１と、スクリュー２の後退速度３２との関係を示
す図である。なお、背圧一定等の初期背圧制御条件は、
オペレータによって前記背圧制御条件格納部２２ａに設
定される。

【００２１】図２に示したように、ここでは初期背圧制
御条件を背圧一定としているので、ロードセル５出力か
ら得られたスクリュー２への負荷圧力３１は安定してい
る。しかしながら、実測スクリュー後退速度３２はその
中間部で落ち込んでいる。斯様な場合、樹脂種別にもよ
るが、スクリュー２の先端側に溜め込まれる溶融樹脂の
圧力は不安定になり易いことが、本願発明者の実験によ
って確認された。図２中の３３は、スクリュー２の先端
側の溶融樹脂の樹脂圧の実測値を示し、加熱シリンダ１
の先端のノズル内の樹脂圧を直接検出する圧力センサ７
（図１中で破線で示す）によって計測したデータであ
り、ここでの樹脂圧の実測値３３はその中間部で落ち込
む不安定なものとなっており、良好な計量動作を阻害す
る要因となる。これに対し、実測スクリュー後退速度の
変化が少なく、所定の許容範囲内に収まれば、ノズル内
の実際の樹脂圧もほぼ一定に安定することが、本願発明
者の実験によって確認された。

【００２２】なお、本例のマシン（射出成形機）には、
ノズル内の樹脂圧を直接検出する圧力センサ７は設けら
れておらず、この圧力センサ７はテストマシンに付設さ
れて、ノズル内の樹脂圧の実測値３３が予め計測され
る。

【００２３】本例のマシンの前記試ショット時の背圧制
御条件の自動変更処理部２２ｂには、樹脂種別毎に予め
ケーススタディして取得した、スクリュー後退速度とノ
ズル内の樹脂圧との関係データ、および、スクリュー後
退速度とロードセル５の出力に対応する背圧との関係デ
ータが格納されている。そして、背圧制御条件の自動変
更処理部２２ｂは、前記スクリュー後退速度格納部２４
ａからの実測スクリュー後退速度データを取り込んで、
背圧制御条件の変更が必要か否かを判別し、変更が必要
な場合には、予め作成された自動変更処理プログラムに
従って背圧制御条件の自動変更処理を実行する。

【００２４】すなわち、背圧制御条件の自動変更処理部
２２ｂは、背圧一定の初期背圧制御条件による計量行程
における実測スクリュー後退速度が、許容範囲幅（この
許容範囲幅は樹脂種別によって異なる）内にあって、ほ
ぼ一定とみなせるか否かを判定し、実測スクリュー後退
速度がほぼ一定とみなせる場合には（実際には、連続複
数ショットにわたってほぼ一定とみなせる場合には）、
初期背圧制御条件を連続成形運転時の背圧制御条件とし
て確定する。

【００２５】また、背圧一定の初期背圧制御条件による
計量行程における実測スクリュー後退速度が、前記許容
範囲幅を外れた場合には、背圧制御条件の自動変更処理
部２２ｂは、ノズル内の実際の樹脂圧が不安定であると
判断して、予めケーススタディしたスクリュー後退速度
とロードセル５出力に対応する背圧との関係データに基
づき、スクリュー後退速度が前記許容範囲幅内に収まる
ように背圧制御条件を補正し、これを背圧制御条件格納
部２２ａに設定して、次の計量行程を実行させる。そし
て、次の計量行程における実測スクリュー後退速度が、
前記許容範囲幅内にあってほぼ一定とみなせるか否かを
判定して、この処理過程を必要に応じて繰り返し、最終
的に、実測スクリュー後退速度が前記許容範囲幅内に収
まるようにする。背圧制御条件の自動変更処理部２２ｂ
は、この実測スクリュー後退速度が前記許容範囲幅内に
収まった際の背圧制御条件を、連続成形運転時の背圧制
御条件として確定する（実際には、実測スクリュー後退
速度が許容範囲幅内に収まった連続複数ショットの背圧
制御条件の平均値を、連続成形運転時の背圧制御条件と
して設定する）。

【００２６】図３は、図２に示した背圧一定の初期背圧
制御条件から、上述した手法で背圧制御条件の自動変更
処理を行った後の、連続成形運転時のロードセル５出力
から得られたスクリュー２への負荷圧力３１’と、スク
リュー２の後退速度３２’との関係を示す図である。図
３に示すように、実測スクリュー後退速度３２’は前記
した許容範囲幅内に収まり、ほぼ一定とみなせる状態と
なっている。これに対してロードセル５出力から得られ
たスクリュー２への負荷圧力３１’は、中間部が盛り上
がっており、この実測負荷圧力３１’のカーブにほぼ近
似するカーブで、背圧制御条件が設定されている。つま
り、この場合には、背圧制御条件は一定（一様）のもの
ではなく、スクリューストロークに対応した多段あるい
は傾斜した背圧制御条件となっている。この際のノズル
内の樹脂圧を直接測定すると、樹脂圧の実測値３３’の
ようになり、一定に安定したものとなっている。したが
って、良好な背圧制御条件によって、良好な計量動作が
達成されることになる。

【００２７】なお、上述した説明においては、初期背圧
制御条件を背圧一定としたが、初期背圧制御条件は任意
の形で設定可能である。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、安価な圧
力センサを用いてスクリューに対する負荷圧力値を検出
する手法を踏襲しつつ、計量行程時のスクリュー背圧制
御条件を適正値に自動設定でき、この種インラインスク
リュー型の射出成形機にあってその価値は多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の１形態例に係る射出成形機の要
部構成を示す説明図である。

【図２】本発明の実施の１形態例における、試ショット
時における背圧一定の初期背圧制御条件によって計量行
程を実行した際の、ロードセル出力から得られたスクリ
ューへの負荷圧力と、スクリューの後退速度との関係を
示す説明図である。

【図３】本発明の実施の１形態例における、背圧制御条
件の自動変更処理を行った後の、連続成形運転時のロー
ドセル出力から得られたスクリューへの負荷圧力と、ス
クリューの後退速度との関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 加熱シリンダ ２ スクリュー ３ サーボモータ（スクリューの回転駆動源） ４ 射出シリンダ（スクリューの前後進駆動源） ５ ロードセル（圧力センサ） ６ ストロークセンサ １１ マイクロコンピュータ（マイコン） １２ センサ群 １３ ドライバ群 １３ａ モータドライバ １３ｂ バルブドライバ １４ キー入力装置 １５ 表示装置 ２１ 入力データ処理部 ２２ 成形条件設定記憶部 ２２ａ 背圧制御条件設定記憶部 ２２ｂ 試ショット時の背圧制御条件の自動変更処理部 ２３ 成形プロセス制御部 ２４ 実測値記憶部 ２４ａ スクリュー後退速度格納部 ２４ｂ ロードセル出力格納部 ２５ 表示処理部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱シリンダ内のスクリューを回転させ
   ることにより、原料樹脂を混練・可塑化しつつスクリュ
   ーの先端側に送り込み、スクリューの先端側に溜った溶
   融樹脂からの圧力によって、スクリューが背圧を制御さ
   れつつ後退するインラインスクリュー型の射出成形機に
   おいて、 連続成形運転に先立つ試ショット運転時に、 （ａ）まず、初期背圧制御条件による計量行程を実行さ
   せ、この計量行程時のスクリュー後退速度を実測して、
   実測したスクリュー後退速度の変化が許容範囲幅内にあ
   ってほぼ一定とみなせるか否かを判定する手段と、 （ｂ）上記実測したスクリュー後退速度の変化が許容範
   囲幅を超えた場合には、樹脂種別に応じて予めケースス
   タディして取得したスクリュー後退速度と背圧との関係
   データに基づき、背圧制御条件を補正して次の計量行程
   を実行させるとともに、実測したスクリュー後退速度の
   変化が許容範囲幅内にあってほぼ一定とみなせるか否か
   を判定する手段と、 （ｃ）上記（ｂ）の処理過程を必要に応じて繰り返し
   て、実測したスクリュー後退速度の変化が上記許容範囲
   幅内に収まるようにする手段とを、有することを特徴と
   する射出成形機。
2. 【請求項２】 請求項１記載において、 前記実測スクリュー後退速度の変化が前記許容範囲幅内
   に収まった際の背圧制御条件を、連続成形運転時の背圧
   制御条件として自動的に設定する手段を有することを特
   徴とする射出成形機。
3. 【請求項３】 請求項１記載において、 前記初期背圧制御条件を、背圧一定の制御条件とするこ
   とを特徴とする射出成形機。