JP2003260726A

JP2003260726A - 射出成形機の制御方法

Info

Publication number: JP2003260726A
Application number: JP2002063009A
Authority: JP
Inventors: Mitsuaki Amano; 光昭天野
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2003-09-16

Abstract

(57)【要約】【課題】保圧工程にかかわる成形条件出しを簡素化で
きるような射出成形機の制御方法を提供する。【解決手段】本制御方法は、射出工程とそれに続く保
圧工程とを含む成形サイクルを実行する射出成形機であ
って、前記保圧工程では樹脂圧力を設定値に維持するた
めの圧力制御が少なくとも１段実行される射出成形機に
適用される。本制御方法は、前記保圧工程における前記
圧力制御の開始後、樹脂圧力が前記設定値に達すると、
スクリュがその時点の位置を維持するように該スクリュ
の位置制御を実行する。

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の制御方
法に関し、特に保圧工程での制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機における成形サイクルについ
て簡単に説明する。

【０００３】（１）可塑化／計量工程においては、スク
リュ回転用のサーボモータによってスクリュを回転させ
る。スクリュは加熱シリンダ内に配置されている。ホッ
パから加熱シリンダ内のスクリュ後部に樹脂が供給され
る。スクリュの回転により、供給されてきた樹脂を溶融
させながら加熱シリンダの先端部に一定量送り込む。こ
の間、加熱シリンダの先端部に溜まってゆく溶融樹脂の
圧力（背圧）を受けながらスクリュは後退する。

【０００４】スクリュの後端部には射出軸が直結されて
いる。射出軸はベアリングを介してプレッシャプレート
に回転自在に支持されている。射出軸はプレッシャプレ
ートを移動させる射出用のサーボモータにより軸方向に
駆動される。プレッシャプレートは、ボールネジを介し
て射出用のサーボモータによって、ガイドバーに沿って
前後進する。前述の溶融樹脂の背圧は、後述するよう
に、ロードセルによって検出し、フィードバック制御ル
ープで制御する。

【０００５】（２）次に、充填工程においては、射出用
のサーボモータの駆動によってプレッシャプレートを前
進させ、スクリュ先端部をピストンにして、溶融樹脂を
金型内に充填する。この時のスクリュ先端部の樹脂圧力
は射出圧として検出される。

【０００６】（３）充填工程の終りで、溶融樹脂が金型
のキャビティ内に充満する。その時スクリュの前進運動
は、速度制御から圧力制御に切り替えられる。この切り
替えは、Ｖ（速度）／Ｐ（圧力）切替えと呼ばれてお
り、成形品の品質を左右する。可塑化／計量工程及び充
填工程は、通常、まとめて射出工程と呼ばれている。

【０００７】（４）Ｖ／Ｐ切替えの後、金型のキャビテ
ィ内の樹脂は設定された圧力のもとに冷却してゆく。こ
れは、保圧工程と呼ばれる。保圧工程においては、樹脂
圧力は前述した背圧制御と同様にフィードバック制御ル
ープで制御される。

【０００８】射出装置においては、（４）の保圧工程以
後、（１）の可塑化／計量工程に戻って次の成形サイク
ルに入る。一方、型締装置においては（１）の可塑化／
計量工程と並行して、金型から冷却固化した製品をエジ
ェクトするためのエジェクト動作を行う。エジェクト動
作においては、金型を開いてエジェクタ機構によって冷
却固化した製品を排出した後、金型を閉じて（２）の充
填工程に入る。

【０００９】次に、図３を参照して、サーボモータ駆動
による射出装置を備えた電動射出成形機について説明す
る。図３において、射出用のサーボモータ１１の回転は
ボールネジ１２に伝えられる。ボールネジ１２の回転に
より前後進するナット１３はプレッシャプレート１４に
固定されている。プレッシャプレート１４は、ベースフ
レーム（図示せず）に固定されたガイドバー１５、１６
に沿って移動可能である。プレッシャプレート１４の前
後進運動は、ベアリング１７、ロードセル１８、射出軸
１９を介してスクリュ２０に伝えられる。スクリュ２０
は、加熱シリンダ２１内に回転可能に、しかも軸方向に
移動可能に配置されている。スクリュ２０の後部に対応
する加熱シリンダ２１には、樹脂供給用のホッパ２２が
設けられている。射出軸１９には、ベルトやプーリ等の
連結部材２３を介してスクリュ回転用のサーボモータ２
４の回転運動が伝達される。すなわち、スクリュ回転用
のサーボモータ２４により射出軸１９が回転駆動される
ことにより、スクリュ２０が回転する。

【００１０】可塑化／計量工程においては、加熱シリン
ダ２１の中をスクリュ２０が回転しながら後退すること
により、スクリュ２０の前方、すなわち加熱シリンダ２
１のノズル２１−１側に溶融樹脂が貯えられる。充填工
程においては、スクリュ２０の前方に貯えられた溶融樹
脂を金型内に充填し、加圧することにより成形が行われ
る。この時、樹脂を押す力がロードセル１８により反力
として検出される。つまり、スクリュ先端部における樹
脂圧力が検出される。検出された圧力は、ロードセル増
幅器２５により増幅されてコントローラ２６に入力され
る。

【００１１】プレッシャプレート１４には、スクリュ２
０の移動量を検出するための位置検出器２７が取り付け
られている。位置検出器２７の検出信号は増幅器２８に
より増幅されてコントローラ２６に入力される。コント
ローラ２６は、入力装置３５を通してオペレータにより
あらかじめ設定された設定値に応じて前に述べた複数の
各工程に応じた電流（トルク）指令をサーボ増幅器２
９、３０に出力する。サーボ増幅器２９ではサーボモー
タ１１の駆動電流を制御してサーボモータ１１の出力ト
ルクを制御する。サーボ増幅器３０ではサーボモータ２
４の駆動電流を制御してサーボモータ２４の回転数を制
御する。サーボモータ１１、２４にはそれぞれ、回転数
を検出するためのエンコーダ３１、３２が備えられてい
る。エンコーダ３１、３２で検出された回転数はそれぞ
れコントローラ２６に入力される。

【００１２】なお、図３の構成はあくまでも概略を説明
するための便宜上のものであり、射出成形機の一例にす
ぎない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、射出成形に
おいて、成形品の寸法精度を決める要素としては、射出
工程、保圧工程の樹脂圧力のプロファイルによるものが
大きい。例えば、薄肉成形品の場合、特にＶ／Ｐ切替え
直後の樹脂圧力の違いにより、ショートショット、ヒ
ケ、バリ、ソリ等の成形不良現象が発生してしまうこと
が多い。

【００１４】上述の成形不良現象を回避させるための成
形条件としては、Ｖ／Ｐ切替え位置設定、射出速度設
定、保圧圧力設定等があり、これらの設定作業は成形条
件出しと呼ばれる。しかし、成形条件出しは上記のそれ
ぞれの設定が相互に影響し合うために煩雑となる。

【００１５】図２に、従来の射出工程、保圧工程におけ
る射出速度（図ａ）、樹脂圧力（図ｂ）、スクリュ位置
（図ｃ）のプロファイルを示す。保圧工程の制御は保圧
圧力、時間の設定により行われており、図２（ｂ）で
は、Ｖ／Ｐ切替え後の保圧工程における圧力制御を２段
階で構成し、第１段においては保圧設定値Ｐｈ１、継続
時間ｔ１とし、第２段においては保圧設定値Ｐｈ２、継
続時間ｔ２としている。

【００１６】しかし、金型のキャビティ内の樹脂の振る
舞いとして、スクリュ先端部のゲート等で圧縮された溶
融樹脂がキャビティ内で開放される時に体積増加等が起
こることがある。この場合、保圧圧力の設定値が適正で
あったとしても、金型内では上記の体積増加により樹脂
圧力のかけ過ぎとなる場合がある。

【００１７】これは、樹脂圧力は金型のキャビティ内の
樹脂圧力そのものが検出されているわけではなく、あく
までもスクリュ先端部の樹脂圧力であり、スクリュ先端
部の樹脂圧力による保圧圧力制御だけではキャビティ内
の樹脂の振る舞いに対応しきれないことによる。

【００１８】その結果、従来の保圧工程の成形条件のよ
うに、保圧圧力、時間の多段設定だけでは良品が得られ
るまでの成形条件出しが煩雑となって時間がかかってし
まうことになる。

【００１９】そこで、本発明の課題は、保圧工程にかか
わる成形条件出しを簡素化できるような射出成形機の制
御方法を提供することにある。

【００２０】本発明の他の課題は、成形品の寸法精度向
上に寄与し得る射出成形機の制御方法を提供することに
ある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の態様による射出
成形機の制御方法は、射出工程とそれに続く保圧工程と
を含む成形サイクルを実行する射出成形機であって、前
記保圧工程では樹脂圧力を設定値に維持するための圧力
制御が少なくとも１段実行される射出成形機に適用され
る。本制御方法は、前記保圧工程における前記圧力制御
の開始後、樹脂圧力が前記設定値に達すると、スクリュ
がその時点の位置を維持するように該スクリュの位置制
御を実行することを特徴とする。そして、前記スクリュ
の位置制御は設定時間だけ実行される。

【００２２】本制御方法においては、前記保圧工程にお
いて前記圧力制御が複数段実行される場合、各段では異
なる圧力が前記設定値として設定される。そして、ある
段においては前段の前記スクリュの位置制御が終了して
該ある段の圧力制御が開始された後、樹脂圧力が該ある
段に対して設定された設定値に達すると、スクリュがそ
の時点の位置を維持するように該スクリュの位置制御を
所定時間だけ実行する。

【００２３】本制御方法においてはまた、前記設定値、
前記設定時間、前記所定時間はそれぞれ、前記複数段の
各段に応じて任意に設定されることが好ましい。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明による制御方法において
は、保圧工程において従来と同様の保圧圧力設定は行う
ものの、圧力設定の切替え時（多段設定の場合、Ｖ／Ｐ
切替えから保圧第１段目、保圧第１段目から保圧第２段
目、以下同様）には、樹脂圧力が保圧第１段の設定値に
到達するまで圧力制御を行い、樹脂圧力が第１段の設定
値に到達したら、その時点でスクリュをその時点におけ
る位置に設定時間だけ維持する、スクリュ位置制御を行
う。そして、設定時間が経過したら次段の圧力制御に移
行し、その段の設定値に到達したら、その時点でスクリ
ュをその時点における位置に設定時間だけ維持するスク
リュ位置制御を行う。

【００２５】図１を参照して、本発明による制御方法の
実施の形態について説明する。図１は、図２と同様、成
形サイクル中の射出工程、保圧工程における射出速度
（図ａ）、樹脂圧力（図ｂ）、スクリュ位置（図ｃ）の
プロファイルを示す。本形態においても、保圧工程の圧
力制御を、図１（ｂ）に示すように、２段階で構成する
場合について説明する。そして、第１段における保圧設
定値をＰｈ１、第２段における保圧設定値をＰｈ２とし
ている。

【００２６】本形態においては、射出工程から保圧工程
へのＶ／Ｐ切替え直後、保圧工程の第１段の圧力制御が
開始される。通常、Ｖ／Ｐ切替えは樹脂圧力がピーク値
に到達した時点で行われ、第１段の保圧設定値Ｐｈ１は
ピーク値より低いので圧力制御開始後、樹脂圧力は低下
する。そして、樹脂圧力が第１段の保圧設定値Ｐｈ１に
達すると、スクリュがその時点の位置Ｓ１を維持するよ
うにスクリュの位置制御が実行される。この第１段にお
けるスクリュの位置制御は設定時間ＴＢ１だけ実行され
る。

【００２７】続いて、上記の設定時間ＴＢ１が経過する
と、第２段の保圧設定値Ｐｈ２に基づく第２段の圧力制
御が開始される。そして、第２段の圧力制御開始後、樹
脂圧力が第２段の保圧設定値Ｐｈ２に達すると、スクリ
ュがその時点の位置Ｓ２を維持するようにスクリュの位
置制御が所定時間ＴＢ２だけ実行される。

【００２８】その結果、保圧工程が２段の圧力制御で実
施される場合には、Ｖ／Ｐ切替え直後から第１の時間Ｔ
Ａ１は第１段の圧力制御、これに続く設定時間ＴＢ１は
スクリュを位置Ｓ１に維持するためのスクリュ位置制
御、これに続く第２の時間ＴＡ２は第２段の圧力制御、
これに続く所定時間ＴＢ２はスクリュを位置Ｓ２に維持
するためのスクリュ位置制御が行われることになる。

【００２９】図１（ｂ）では、第１段、第２段のスクリ
ュ位置制御における樹脂圧力、つまりスクリュ先端部の
樹脂圧力がともに、それぞれの保圧設定値Ｐｈ１、Ｐｈ
２よりもやや低くなっている。これは、前に述べたよう
に、スクリュ先端部から金型ゲート等までの圧縮された
溶融樹脂がキャビティ内で開放される時に体積増加が起
こったとしても、金型内での樹脂圧力のかけ過ぎとはな
らないことを意味する。その結果、成形条件出しにおい
て良品が得られるまでの時間が短くなることを意味す
る。

【００３０】尚、図１では、第２段の保圧設定値Ｐｈ２
が第１段の保圧設定値Ｐｈ１よりも低くなるように設定
されているが、高くなるように設定される場合もある。
また、第２段のスクリュ位置Ｓ２は、スクリュが第１段
のスクリュ位置Ｓ１から後退したことを示しているが、
前進する場合もあり得る。

【００３１】つまり、本発明による制御方法において
は、保圧工程における各種設定値をどのような値にする
かは任意であり、薄肉成形品や厚肉成形品の種別、樹脂
の種類等に応じて適宜変更される。また、スクリュ位置
制御は少なくとも第１段目の圧力制御に続いて行われる
だけでも良い。これは、本発明が、保圧工程における圧
力制御が１段のみの場合にも適用され得ることを意味し
ている。

【００３２】以上、本発明の実施の形態を電動式射出成
形機に適用して説明したが、本発明は油圧式射出成形機
にも適用可能であることは言うまでも無い。この場合、
射出装置においては射出軸を駆動するための射出用サー
ボモータに代えて射出用油圧シリンダが備えられ、射出
軸の移動量を検出するための位置検出器が設置される。
一方、樹脂圧力を検出するために、射出用油圧シリンダ
あるいはこれを作動させる作動油の配管に油圧検出器が
設けられる。そして、位置検出器、油圧検出器のフィー
ドバック制御系を構成して、油圧配管に設置した油圧シ
リンダ駆動用サーボ弁を制御装置で制御するように構成
される。

【００３３】

【発明の効果】本発明の制御方法によれば、保圧工程の
成形条件として、圧力制御のための保圧設定値に加え
て、スクリュ位置制御の時間を設定することにより、成
形条件出しに際して良品が得られるまでの時間を短く
し、もって保圧工程にかかわる成形条件出しを簡素化す
ることができる。更に、成形品の寸法精度向上にも寄与
し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による制御方法における成
形サイクル中の射出工程、保圧工程における射出速度
（ａ）、樹脂圧力（ｂ）、スクリュ位置（ｃ）のプロフ
ァイルを示した図である。

【図２】従来の制御方法における成形サイクル中の射出
工程、保圧工程における射出速度（ａ）、樹脂圧力
（ｂ）、スクリュ位置（ｃ）のプロファイルを示した図
である。

【図３】電動式射出成形機の概略構成を射出装置側を中
心に示した図である。

【符号の説明】

１１射出用のサーボモータ１２ボールネジ１３ナット１４プレッシャプレート１５、１６ガイドバー１７ベアリング１８ロードセル１９射出軸２０スクリュ２１加熱シリンダ２２ホッパ２３連結部材２４スクリュ回転用のサーボモータ２６コントローラ２７位置検出器３５入力装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】射出工程とそれに続く保圧工程とを含む
成形サイクルを実行する射出成形機であって、前記保圧
工程では樹脂圧力を設定値に維持するための圧力制御が
少なくとも１段実行される射出成形機の制御方法におい
て、前記保圧工程における前記圧力制御の開始後、樹脂圧力
が前記設定値に達すると、スクリュがその時点の位置を
維持するように該スクリュの位置制御を実行することを
特徴とする射出成形機の制御方法。
【請求項２】請求項１記載の制御方法において、前記スクリュの位置制御は設定時間だけ実行されること
を特徴とする射出成形機の制御方法。
【請求項３】請求項２記載の制御方法において、前記保圧工程では前記圧力制御が複数段実行されて、各
段では異なる圧力が前記設定値として設定され、ある段においては前段の前記スクリュの位置制御が終了
して該ある段の圧力制御が開始された後、樹脂圧力が該
ある段に対して設定された設定値に達すると、スクリュ
がその時点の位置を維持するように該スクリュの位置制
御を所定時間だけ実行することを特徴とする射出成形機
の制御方法。
【請求項４】請求項３記載の制御方法において、前記
設定値、前記設定時間、前記所定時間はそれぞれ、前記
複数段の各段に応じて任意に設定されることを特徴とす
る射出成形機の制御方法。