JP2005041236A - Method for controlling injection molding machine - Google Patents
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Description
本発明は射出成形機の制御方法に関する。 The present invention relates to a method for controlling an injection molding machine.
図2を参照して、電動射出成形機についてその射出装置を中心に説明する。射出装置は、ボールネジ、ナットによりサーボモータの回転運動を直動運動に変換して溶融樹脂の充填を行う。図2において、射出用のサーボモータ10の回転はボールネジ11に伝えられる。ボールネジ11の回転により前後進するナット12はプレッシャプレート13に固定され、プレッシャプレート13はフレーム(図示せず)に固定された複数のガイドバー14上を移動自在に取り付けられている。プレッシャプレート13の前後進運動は、ロードセル15、ベアリング16、ドライブシャフト17を介してスクリュ20に伝えられる。ドライブシャフト17はまた、スクリュ回転駆動用のサーボモータ19によりタイミングベルト18を介して回転駆動される。
With reference to FIG. 2, an electric injection molding machine will be described focusing on the injection device. The injection device performs filling of the molten resin by converting the rotary motion of the servo motor into a linear motion using a ball screw and a nut. In FIG. 2, the rotation of the
スクリュ回転駆動用のサーボモータ19の駆動によって加熱シリンダ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、加熱シリンダ21の先端に溶融樹脂が貯えられる。そして、射出用のサーボモータ10の駆動によってスクリュ20を前進させることにより貯えられた溶融樹脂を金型内に充填し、加圧することによって成形が行われる。この時樹脂を押す力がロードセル15により反力として検出され、ロードセルアンプ22より増幅されてコントローラ23に入力される。プレッシャプレート13には、スクリュ20の移動量を検出するための位置検出器24が取り付けられており、この検出信号は増幅器25により増幅されてコントローラ23に入力される。コントローラ23は、オペレータの設定に応じて各々の工程に応じた電流(トルク)指令をサーボアンプ26、27に出力し、サーボアンプ26、27ではサーボモータ10、19の駆動電流を制御してサーボモータ10、19の出力トルクを制御するようになっている。
When the
次に、図3を参照して、スクリュ20について詳細に説明する。図3(a)において、スクリュ20は、供給部20−1、圧縮部20−2、計量部20−3、ヘッド部20−4に分けられる。供給部20−1は、ホッパから供給される樹脂を固体のまま、あるいは一部のみを溶かして前方に送るための部分であり、樹脂はこの間に溶融点近くまで暖められる。このために、供給部20−1においては、通常、図3(b)に示される渦巻き体(通常、フライトと呼ばれている)を形成している棒状体の径がほぼ一定である。
Next, the
圧縮部20−2は、供給部20−1から供給されてきた樹脂の粒と粒との間には隙間があり、樹脂が溶融することによってその体積は約半分に減少する。この体積減少分を補うために、樹脂が通過できる空間を減少させる。これは、圧縮部20−2において渦巻き体を形成している棒状体にテーパを設けて渦巻き体の溝を浅くすることにより実現している。このことにより、溶融樹脂を圧縮し、摩擦による発熱効果を高め、樹脂圧力を上げて、空気/樹脂に含まれている水分、揮発分ガスなどをホッパ側に押し戻す働きをする。このことから明らかなように、加熱シリンダ内の樹脂圧力は圧縮部20−2内が最も高くなる。 The compression unit 20-2 has a gap between the particles of the resin supplied from the supply unit 20-1, and the volume of the compression unit 20-2 is reduced to about half when the resin is melted. In order to compensate for this volume reduction, the space through which the resin can pass is reduced. This is realized by providing a taper on the rod-like body forming the spiral body in the compression section 20-2 to make the groove of the spiral body shallow. This compresses the molten resin, increases the heat generation effect due to friction, raises the resin pressure, and pushes back moisture, volatile gas, etc. contained in the air / resin to the hopper side. As is clear from this, the resin pressure in the heating cylinder is highest in the compression section 20-2.
計量部20−3は、渦巻き体の溝の最も浅い部分であり、この間では樹脂は大きな剪断力を加えられ、自己発熱を伴って均質な温度まで上げられる。そして、一定量の樹脂をノズル側へ送り出す作用をする。 The metering unit 20-3 is the shallowest part of the spiral groove, and during this time, the resin is subjected to a large shearing force and raised to a homogeneous temperature with self-heating. Then, a certain amount of resin is sent out to the nozzle side.
なお、計量部20−3からノズル側への溶融樹脂の送り出しは、ヘッド部20−4における逆流防止リング20−5を通して行われる。逆流防止リング20−5は、計量工程においては図中の左寄りの位置にあり、この状態で計量部20−3からノズル側への溶融樹脂の送り出しが可能となる。計量工程が終了すると、逆流防止リング20−5は、圧力差により図中の右寄りの位置に移動する。その結果、ノズル側から計量部20−3側への樹脂の戻りが阻止される。通常、ヘッド部20−4は、その根元側にねじを切って、スクリュ本体の棒状体の先端にねじ込まれて構成されている。このため、ヘッド部20−4の根元側の径は、スクリュ本体の棒状体の径に比べて小さい。 Note that the molten resin is fed from the measuring unit 20-3 to the nozzle side through the backflow prevention ring 20-5 in the head unit 20-4. The backflow prevention ring 20-5 is in a position on the left side in the drawing in the measuring step, and in this state, the molten resin can be sent out from the measuring unit 20-3 to the nozzle side. When the measuring process is completed, the backflow prevention ring 20-5 moves to a position on the right side in the figure due to the pressure difference. As a result, the return of the resin from the nozzle side to the measuring unit 20-3 side is prevented. Normally, the head portion 20-4 is configured by cutting a screw on the base side and screwing it into the tip of a rod-shaped body of the screw body. For this reason, the diameter of the base side of the head part 20-4 is smaller than the diameter of the rod-shaped body of the screw body.
ところで、計量開始時におけるスクリュフライト位置(スクリュ角度)のばらつきが、計量に与える不安定要素となっている。この原因は、主には樹脂を供給するホッパ口でのスクリュフライトの姿勢が各ショット毎に同一でないことにある。圧力制御を行なう現在の計量方式では、樹脂ペレットの噛み込み圧力に変動要因が内在するため、計量中の圧力制御にばらつきが発生するというメカニズムである。 By the way, the variation of the screw flight position (screw angle) at the start of measurement is an unstable factor given to measurement. This is mainly because the posture of the screw flight at the hopper port for supplying the resin is not the same for each shot. The current metering system that performs pressure control has a mechanism in which variation factors occur in the pressure control during metering because a fluctuation factor is inherent in the biting pressure of the resin pellets.
これを図4を参照して説明する。図4において、溶融する前の樹脂ペレットがホッパにある。これがスクリュ20の回転によって加熱シリンダ21の先端側に供給されてゆく機能を計量動作と呼ぶ。この計量動作は、スクリュ20を回転させ、樹脂を前に送り込むことで得られる反力を検出して、これを一定化させるようにスクリュ20の後退速度を制御する。よって、樹脂が前に送りこまれる以外の要因で発生する圧力変動は、その全てが外乱要因となる。
This will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the resin pellets before melting are in the hopper. This function that is supplied to the front end side of the
ここで、その外乱要因として大きいものに、ホッパ口21−1での樹脂ペレットとスクリュ20のフライトとの接触がある。樹脂を供給する上でこの接触をなくすことはできないが、ショット間で定常的に外乱が乗るようになれば、その外乱要因を軽減することができる。
Here, the major factor of the disturbance is contact between the resin pellets at the hopper port 21-1 and the flight of the
ホッパ口21−1を上部から見ると、スクリュ20のフライト状態は図4(b)のようになっている。このとき、スクリュ20の位置は変わらなくても、スクリュ20が回転すれば、フライトの位置は前方あるいは後方に1ピッチ分移動することになる。従来はこの1ピッチ分の移動が外乱要因として残ったままとなっている。
When the hopper port 21-1 is viewed from above, the flight state of the
そこで、本発明の課題は、計量開始時にスクリュのフライトの姿勢が同一となるような補正制御を実行できる射出成形機の制御方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a control method for an injection molding machine capable of executing correction control so that the posture of a screw flight becomes the same at the start of weighing.
本発明によれば、スクリュの回転角度位置に基準角度位置をあらかじめ設定し、保圧工程終了から計量工程の開始前における圧抜き動作に対応させて、スクリュの回転角度位置を前記基準角度位置に合うように補正する角度補正動作を任意のショット間隔で実行することを特徴とする射出成形機の制御方法が提供される。 According to the present invention, the reference angle position is set in advance to the rotation angle position of the screw, and the rotation angle position of the screw is set to the reference angle position in accordance with the pressure release operation from the end of the pressure holding process to the start of the weighing process. There is provided a control method for an injection molding machine, wherein an angle correction operation for correction so as to fit is executed at an arbitrary shot interval.
本制御方法においては、前記角度補正動作を、計量工程の直前に行われるスクリュ後退動作の直前あるいは直後に実行することが好ましい。 In this control method, it is preferable that the angle correction operation is executed immediately before or immediately after the screw retraction operation performed immediately before the measuring step.
本制御方法においてはまた、前記角度補正動作を、スクリュの正回転、逆回転のいずれかにおいて行なう。 In this control method, the angle correction operation is performed either in the forward rotation or the reverse rotation of the screw.
本制御方法においては更に、前記角度補正動作を、計量開始時のスクリュのフライト位置が一定化するように1ショット毎に行なうようにしても良い。 In this control method, the angle correction operation may be performed for each shot so that the flight position of the screw at the start of measurement becomes constant.
本発明によれば、計量開始時にスクリュのフライトの姿勢が同一となるような補正制御を実行するようにしたことにより、成形品の品質、特に重量を安定させることができる。 According to the present invention, the quality of the molded product, particularly the weight, can be stabilized by executing the correction control so that the posture of the screw flight becomes the same at the start of measurement.
以下に、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
本形態においては、あらかじめスクリュの回転角度位置に基準角度位置が設定され、保圧工程終了から計量工程の開始前における圧抜き動作に対応させて、スクリュの回転角度位置を基準角度位置に合うように補正する角度補正動作がショット毎に実行される。 In this embodiment, the reference angle position is set in advance to the rotation angle position of the screw, and the rotation angle position of the screw is matched with the reference angle position corresponding to the pressure release operation from the end of the pressure holding process to the start of the weighing process. An angle correction operation is performed for each shot.
このような角度補正動作を実行するためには、基準角度位置と現在のスクリュの角度位置との偏差が必要となる。このために、スクリュ回転用のサーボモータ(図2の19)に設置されているロータリエンコーダの検出信号が用いられる。すなわち、ロータリエンコーダからはスクリュの回転角度に対応した検出信号が得られるので、コントローラ(図2の23)においてスクリュの基準角度位置と現在の角度位置との偏差を求めることができる。 In order to execute such an angle correction operation, a deviation between the reference angular position and the current angular position of the screw is required. For this purpose, a detection signal of a rotary encoder installed in a screw rotation servomotor (19 in FIG. 2) is used. That is, since the detection signal corresponding to the rotation angle of the screw is obtained from the rotary encoder, the controller (23 in FIG. 2) can obtain the deviation between the reference angular position of the screw and the current angular position.
コントローラは、角度補正動作を実行するに際し、上記の偏差を0にすべくスクリュを正あるいは逆のいずれかの方向に回転させる。具体的には、スクリュの回転速度はあらかじめ設定されているので、その回転速度と基準角度位置までの回転角度の偏差から偏差を0にするために必要な回転すべき時間を算出し、その時間だけスクリュを回転させるようにすれば良い。勿論、角度補正動作は、スクリュの正回転、逆回転のどちらかで行われる。すなわち、角度偏差が負、つまりスクリュの後退方向の差であれば正回転(スクリュ前進)による補正が行われ、角度偏差が正、つまりスクリュの前進方向の差であれば逆回転(スクリュ後退)による補正が行われる。 When executing the angle correction operation, the controller rotates the screw in either the forward or reverse direction so that the above-described deviation becomes zero. Specifically, since the rotational speed of the screw is set in advance, the time to be rotated to make the deviation zero is calculated from the rotational speed and the deviation of the rotational angle up to the reference angular position. You just need to rotate the screw. Of course, the angle correction operation is performed by either forward rotation or reverse rotation of the screw. That is, if the angle deviation is negative, that is, if the difference is in the backward direction of the screw, correction by forward rotation (screw advance) is performed, and if the angle deviation is positive, that is, if the difference is in the forward direction of the screw, reverse rotation (screw backward) Correction is performed.
なお、射出成形は、射出・保圧一計量前後退一計量一計量後後退−射出・保圧という動作が繰り返されることで行われる。そして、上記の角度補正動作は、計量前後退の直前あるいは直後、計量後後退の直前あるいは直後のいずれかのタイミングで行われる。計量前後退というのは、保圧工程が終了して圧抜きを行うために実行される動作であり、計量後後退というのは、計量工程が終了してから圧抜きを行うために実行される動作である。ここで、例えば金型に充填される樹脂量が少ない場合(成形品の重量小)、スクリュの移動量は小さい。このような場合に、計量後後退の直前あるいは直後のタイミングで角度補正動作が実行されると、角度補正に伴うスクリュの移動が樹脂密度に影響を及ぼし、ひいては成形品質に悪影響を及ぼすことがあるので、角度補正動作は計量前後退の直前あるいは直後に行われるのが好ましい。 Note that the injection molding is performed by repeating the operations of retreating before injection / holding pressure one metering, retreating after metering and one metering-injection / holding pressure. The above angle correction operation is performed at any timing immediately before or immediately after the pre-measurement backward, or immediately before or after the post-measurement backward. The pre-measurement retreat is an operation that is performed to perform pressure release after the pressure holding process is completed, and the post-measurement retreat is performed to perform pressure release after the measurement process is completed. Is the action. Here, for example, when the amount of resin filled in the mold is small (the weight of the molded product is small), the amount of movement of the screw is small. In such a case, if the angle correction operation is executed at the timing immediately before or after the retraction after weighing, the movement of the screw accompanying the angle correction may affect the resin density, and thus may adversely affect the molding quality. Therefore, the angle correction operation is preferably performed immediately before or immediately after the pre-measurement retreat.
上記のように、あらかじめ設定した基準角度位置を基準として、スクリュの回転角度位置を基準角度位置に合わすように1ショット毎に補正動作を行なうことで、計量開始時のスクリュのフライト位置が一定化する。 As described above, the screw flight position at the start of measurement is made constant by performing a correction operation for each shot so that the rotation angle position of the screw matches the reference angle position with the reference angle position set in advance as a reference. To do.
電動射出成形機においては、計量中のスクリュ後退動作はロードセル(図2の15)で検出される圧力値を監視しながら、コントローラが能動的に後退速度を制御している。このため、圧力の立ちあがり特性にばらつきがあると、図1(a)のように、スクリュの後退開始位置にばらつきが生じてしまう。これに対し、上記の角度補正動作によりスクリュの回転角度位置を基準角度位置に一定化することで、図1(b)に示すように、上記のばらつきが改善される。 In the electric injection molding machine, during the screw retraction operation during metering, the controller actively controls the retraction speed while monitoring the pressure value detected by the load cell (15 in FIG. 2). For this reason, if there is a variation in the rising characteristic of the pressure, as shown in FIG. 1 (a), a variation occurs in the retreat start position of the screw. On the other hand, by fixing the screw rotation angle position to the reference angle position by the angle correction operation, the above-described variation is improved as shown in FIG.
そして、計量開始時のスクリュのフライト位置が一定化することにより、ホッパ口での樹脂の噛み込み状態がショット間で均一化される。これにより、加熱シリンダ先端側の樹脂密度分布が均一化の方向へ改善されるため、成形品の品質が安定する。 And since the flight position of the screw at the start of measurement becomes constant, the state of resin biting at the hopper mouth is made uniform between shots. As a result, the resin density distribution on the front end side of the heating cylinder is improved in a uniform direction, and the quality of the molded product is stabilized.
なお、上記の形態では角度補正動作をショット毎に実行するようにしているが、任意のショット間隔で行うようにしても良い。 In the above embodiment, the angle correction operation is performed for each shot, but may be performed at an arbitrary shot interval.
11 ボールネジ
12 ナット
13 プレッシャプレート
14 ガイドバー
15 ロードセル
16 ベアリング
17 ドライブシャフト
18 タイミングベルト
20 スクリュ
21 加熱シリンダ
24 位置検出器
11
Claims (4)
保圧工程終了から計量工程の開始前における圧抜き動作に対応させて、スクリュの回転角度位置を前記基準角度位置に合うように補正する角度補正動作を任意のショット間隔で実行することを特徴とする射出成形機の制御方法。 Set the reference angular position in advance to the rotational angle position of the screw,
Corresponding to the pressure release operation from the end of the pressure holding process to before the start of the weighing process, an angle correction operation for correcting the rotation angle position of the screw to match the reference angle position is executed at an arbitrary shot interval. Control method for injection molding machine.
4. The injection molding machine according to claim 1, wherein the angle correction operation is performed for each shot so that the flight position of the screw at the start of measurement is constant. Control method.
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