JP2003326573A - 射出成形機の制御装置及び制御方法 - Google Patents

射出成形機の制御装置及び制御方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 V/P切換後におけるスクリュの高速での後
退を抑制するようにして成形品の寸法精度の向上を図る
ことのできる射出成形機の制御装置及び制御方法を提供
する。 【解決手段】 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の制御装置におい
て、保圧工程における圧力制御の開始後、スクリュの後
退速度をあらかじめ定められたスクリュ後退速度制限値
に制限する後退速度制限手段を備えた。

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装
置及び制御方法に関し、特に保圧工程での改善を実現す
るための制御装置及び制御方法に関する。
【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換えられる。この切り
換えは、V(速度)/P(圧力)切換と呼ばれており、
成形品の品質を左右する。
【0007】(4)V/P切換の後、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、ロードセルア
ンプ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)指令をサーボアンプ2
9、30に出力する。サーボアンプ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。サーボアンプ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】図4は、油圧式の射出装置の一例を示す。
油圧式の射出装置においては、スクリュ駆動用シリンダ
41で射出軸42を駆動する。つまり、シリンダ駆動用
サーボ弁43によりスクリュ駆動用シリンダ41への作
動油の流入、流出を制御することにより射出軸42を軸
方向に駆動する。シリンダ駆動用サーボ弁43はスクリ
ュ駆動用シリンダ41と油圧源44、作動油タンク45
との間の油圧経路を切り換えるものである。油圧配管に
は射出圧検出器46、47が設けられ、射出軸42には
位置検出器48がスクリュ位置検出器として設けられ
る。射出圧検出器46、47は、図3で説明したロード
セル18に対応する。この射出装置の場合も、図示しな
いコントローラが射出圧検出器46、47、位置検出器
48の検出信号を受けてシリンダ駆動用サーボ弁43を
制御することで射出工程での速度制御、保圧工程での圧
力制御を実行する。
【0014】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切換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。
【0015】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切換位置設定、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。
【0016】従来の保圧工程の成形条件は、圧力設定、
時間設定だけであり、圧力設定は複数段にわたるのが普
通である。V/P切換時の射出圧が高圧で保圧1段目の
圧力設定が低圧となるような条件の場合には、スクリュ
は後退するが、このときの後退速度は制御していない。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】図5に従来の射出・保
圧工程の射出速度(スクリュ速度)(図a)、樹脂圧力
(図b)、スクリュ位置(図c)の挙動を示す。図5
(a)において、射出速度正はスクリュの前進を表し、
射出速度負はスクリュの後退を表す。ここでは、便宜
上、圧力設定が1段の場合について示しており、上述の
ように保圧工程の制御は保圧圧力(Ph1)、時間(t
1)の設定により行われている。
【0018】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、保圧工程においての保圧圧
力(スクリュヘッド部の圧力)を変更したとしてもキャ
ビティ内の樹脂には影響が少ないか、または逆に過度に
反応してしまう。
【0019】V/P切換時の射出圧が高圧で保圧1段目
の圧力設定が低圧の場合には、スクリュは後退するが、
このとき圧力設定だけの場合、図5(a)にAで示すよ
うに、スクリュの後退速度は高速になる。
【0020】しかし、スクリュの後退速度が高速の場
合、スクリュが後退するときに溶融樹脂に与える影響と
しては、負の力も作用することがあり、ボイドの発生等
悪影響を与えてしまう。
【0021】そこで、本発明の課題は、V/P切換後に
おけるスクリュの高速での後退を抑制するようにして成
形品の寸法精度の向上を図ることのできる射出成形機の
制御装置及び制御方法を提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】本発明による射出成形機
の制御装置は、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において、前記保圧
工程における圧力制御の開始後、スクリュの後退速度を
あらかじめ定められた制限値に制限する後退速度制限手
段を備えたことを特徴とする。
【0023】本制御装置においては、保圧圧力を検出す
る圧力検出手段とスクリュ速度を検出する速度検出手段
とを備え、前記後退速度制限手段は、前記速度検出手段
で検出された後退速度と前記制限値として設定されたス
クリュ後退速度制限値との間の第1の差から第1の操作
量を算出する第1の演算手段と、前記圧力検出手段で検
出された圧力とあらかじめ設定された保圧設定値との間
の第2の差から第2の操作量を算出する第2の演算手段
と、前記第1の操作量が前記第2の操作量より大きい時
に該第1の操作量に基づいてスクリュ速度の制御を行
い、前記第1の操作量が前記第2の操作量以下である時
には該第2の操作量に基づいて圧力制御を行う制御手段
とを含むことを特徴とする。
【0024】なお、射出成形機が電動式射出成形機であ
る場合、前記圧力検出手段はスクリュの軸方向の圧力を
検出するロードセルであり、前記速度検出手段はスクリ
ュの位置を検出する位置検出器を含み、前記スクリュ速
度の制御は、前記第1の操作量に基づいて射出用サーボ
モータを制御して行われる。
【0025】一方、射出成形機が油圧式射出成形機であ
る場合、前記圧力検出手段は射出シリンダの油圧を検出
する油圧検出器であり、前記速度検出手段はスクリュの
位置を検出する位置検出器を含み、前記スクリュ速度の
制御は、前記第1の操作量に基づいて前記射出シリンダ
への作動油の流入、流出を制御するサーボ弁を制御して
行われる。
【0026】本発明によればまた、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
の制御方法において、前記保圧工程における圧力制御の
開始後、スクリュの後退速度をあらかじめ定められた制
限値に制限するようにしたことを特徴とする射出成形機
の制御方法が提供される。
【0027】本制御方法においては、保圧圧力を検出す
る圧力検出手段とスクリュ速度を検出する速度検出手段
とを備え、前記スクリュの後退速度制限は、前記速度検
出手段で検出された後退速度と前記制限値として設定さ
れたスクリュ後退速度制限値との間の第1の差に基づい
て第1の操作量を算出すると共に、前記圧力検出手段で
検出された圧力とあらかじめ設定された保圧設定値との
間の第2の差に基づいて第2の操作量を算出し、前記第
1の操作量が前記第2の操作量より大きい時に該第1の
操作量に基づいてスクリュ速度の制御を行い、前記第1
の操作量が前記第2の操作量以下である時には該第2の
操作量に基づいて圧力制御を行うことにより実現され
る。
【0028】上記のように、本発明では、保圧工程の成
形条件としてスクリュ後退速度制限を追加し、保圧工程
中の制御を、保圧圧力制御、スクリュ後退速度制御のい
ずれかを自動的に切り換えることにより行うようにして
いる。
【0029】
【発明の実施の形態】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5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(スクリュ速度)(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。ここで
も、便宜上、保圧工程の圧力制御を設定値Ph1、時間
t1の1段で行う場合について説明するが、圧力制御の
段数は2段以上でも構わない。
【0030】本形態においては、V/P切換後の保圧工
程における圧力制御の開始後、スクリュの後退速度をあ
らかじめ定められた制限値、つまりスクリュ後退速度制
限値に制限するようにしたことを特徴とする。
【0031】具体的には、V/P切換後の保圧工程にお
ける圧力制御の開始後に検出されるスクリュの後退速度
とあらかじめ設定されたスクリュ後退速度制限値との間
の第1の差に基づいて第1の操作量を算出すると共に、
圧力制御の開始後に検出される保圧圧力とあらかじめ設
定された保圧設定値との間の第2の差に基づいて第2の
操作量を算出し、第1の操作量と第2の操作量の大きい
方を選択して制御を行うことにより実現される。つま
り、V/P切換後の保圧工程における圧力制御の開始
後、第1の操作量が第2の操作量以下であれば従来同様
の圧力制御を実行し、第1の操作量が第2の操作量より
大きくなると、その間はスクリュ速度(スクリュ後退速
度)の制御、つまりスクリュ後退速度をスクリュ後退速
度制限値に抑制する制御が実行される。なお、スクリュ
後退速度の制御は、実際にはスクリュの位置制御により
実現される。
【0032】図2を参照して、射出成形機の制御装置の
実施の形態について説明する。本発明は、図3で説明し
た電動式射出成形機、図4で説明した油圧式射出成形機
のいずれにも適用可能であり、はじめに電動式射出成形
機の場合について説明する。この場合、保圧圧力を検出
するための圧力検出手段として図3で説明したロードセ
ル18が使用され、スクリュ速度を検出するための速度
検出手段は、図3で説明した位置検出器27の検出値を
微分することにより実現されることを前提とする。
【0033】図2は、図3で説明したコントローラ26
で実現される保圧中後退速度制限手段の機能ブロック図
である。図2において、V/P切換後の保圧工程におけ
る圧力制御の開始後は、位置検出器27の検出値から得
られるスクリュ後退速度検出値(負の値)とあらかじめ
設定されたスクリュ後退速度制限値(負の値)との間の
第1の差を第1の減算器1で算出し、ロードセル18で
検出された保圧圧力とあらかじめ設定された保圧設定値
との間の第2の差を第2の減算器2で算出する。第1の
補償器3は第1の差に基づいて第1の操作量を出力し、
第2の補償器4は第2の差に基づいて第2の操作量を出
力する。勿論、これらの操作量は同じ次元である。
【0034】コントローラ26は、第1の操作量と第2
の操作量とを比較し、大きい方を選択して射出用のサー
ボモータ11(図3参照)に与える。これにより、例え
ば第1の操作量が第2の操作量以下であれば従来同様の
圧力制御が実行され、第1の操作量が第2の操作量より
大きくなると、その間はスクリュ速度(スクリュ後退速
度)の制御、つまりスクリュ後退速度をスクリュ後退速
度制限値に維持する制御が実行される。
【0035】以上のようにして、保圧工程においてスク
リュ後退速度に制限値を設けることにより、保圧工程に
おいてスクリュが高速で後退することによる成形品の品
質への悪影響を無くすことが可能になる。
【0036】次に、油圧式射出成形機の場合について説
明する。この場合、保圧圧力を検出するための圧力検出
手段として図4で説明した射出圧検出器46、47が使
用され、スクリュ速度を検出するための速度検出手段
は、図4で説明した位置検出器48の検出値を微分する
ことにより実現されることを前提とする。
【0037】図2において、V/P切換後の保圧工程に
おける圧力制御の開始後は、位置検出器48の検出値か
ら得られるスクリュ後退速度検出値とあらかじめ設定さ
れたスクリュ後退速度制限値との間の第1の差を第1の
減算器1で算出し、射出圧検出器46、47で検出され
た射出シリンダ圧力検出値(保圧圧力検出値)とあらか
じめ設定された保圧設定値との間の第2の差を第2の減
算器2で算出する。第1の補償器3は第1の差に基づい
て第1の操作量を出力し、第2の補償器4は第2の差に
基づいて第2の操作量を出力する。
【0038】図示しないコントローラは、第1の操作量
と第2の操作量とを比較し、大きい方を選択してシリン
ダ駆動用サーボ弁43(図4参照)に与える。これによ
り、例えば第1の操作量が第2の操作量以下であれば従
来同様の圧力制御が実行され、第1の操作量が第2の操
作量より大きくなると、その間はスクリュ速度(スクリ
ュ後退速度)の制御、つまりスクリュ後退速度をスクリ
ュ後退速度制限値に維持する制御が実行される。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、保圧工程においてスク
リュ後退速度に制限値を設けることにより、保圧工程に
おいてスクリュが高速で後退することによる成形品の品
質への悪影響を無くすことができ、射出成形における成
形品の寸法精度の向上、成形条件出しの簡素化を実現す
ることができる。
【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】本発明の実施の形態による制御装置におけるコ
ントローラで実現される保圧中後退速度制限手段の機能
ブロック図である。
【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。
【図4】油圧式射出成形機における射出装置の概略構成
を示した図である。
【図5】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。
【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、42 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、48 位置検出器 35 入力装置 41 スクリュ駆動用シリンダ 43 シリンダ駆動用サーボ弁 44 油圧源 45 作動油タンク 46、47 射出圧検出器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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の制御装置におい
    て、 前記保圧工程における圧力制御の開始後、スクリュの後
    退速度をあらかじめ定められた制限値に制限する後退速
    度制限手段を備えたことを特徴とする射出成形機の制御
    装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の制御装置において、保圧
    圧力を検出する圧力検出手段とスクリュ速度を検出する
    速度検出手段とを備え、前記後退速度制限手段は、前記
    速度検出手段で検出された後退速度と前記制限値として
    設定されたスクリュ後退速度制限値との間の第1の差か
    ら第1の操作量を算出する第1の演算手段と、前記圧力
    検出手段で検出された圧力とあらかじめ設定された保圧
    設定値との間の第2の差から第2の操作量を算出する第
    2の演算手段と、前記第1の操作量が前記第2の操作量
    より大きい時に該第1の操作量に基づいてスクリュ速度
    の制御を行い、前記第1の操作量が前記第2の操作量以
    下である時には該第2の操作量に基づいて圧力制御を行
    う制御手段とを含むことを特徴とする射出成形機の制御
    装置。
  3. 【請求項3】 請求項2記載の制御装置において、前記
    射出成形機は電動式射出成形機であり、前記圧力検出手
    段はスクリュの軸方向の圧力を検出するロードセルであ
    り、前記速度検出手段はスクリュの位置を検出する位置
    検出器を含み、前記スクリュ速度の制御は、前記第1の
    操作量に基づいて射出用サーボモータを制御して行われ
    ることを特徴とする射出成形機の制御装置。
  4. 【請求項4】 請求項2記載の制御装置において、前記
    射出成形機は油圧式射出成形機であり、前記圧力検出手
    段は射出シリンダの油圧を検出する油圧検出器であり、
    前記速度検出手段はスクリュの位置を検出する位置検出
    器を含み、前記スクリュ速度の制御は、前記第1の操作
    量に基づいて前記射出シリンダへの作動油の流入、流出
    を制御するサーボ弁を制御して行われることを特徴とす
    る射出成形機の制御装置。
  5. 【請求項5】 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の制御方法におい
    て、 前記保圧工程における圧力制御の開始後、スクリュの後
    退速度をあらかじめ定められた制限値に制限するように
    したことを特徴とする射出成形機の制御方法。
  6. 【請求項6】 請求項5記載の制御方法において、保圧
    圧力を検出する圧力検出手段とスクリュ速度を検出する
    速度検出手段とを備え、前記スクリュの後退速度制限
    は、前記速度検出手段で検出された後退速度と前記制限
    値として設定されたスクリュ後退速度制限値との間の第
    1の差に基づいて第1の操作量を算出すると共に、前記
    圧力検出手段で検出された圧力とあらかじめ設定された
    保圧設定値との間の第2の差に基づいて第2の操作量を
    算出し、前記第1の操作量が前記第2の操作量より大き
    い時に該第1の操作量に基づいてスクリュ速度の制御を
    行い、前記第1の操作量が前記第2の操作量以下である
    時には該第2の操作量に基づいて圧力制御を行うことに
    より実現されることを特徴とする射出成形機の制御方
    法。
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