JP2006088463A

JP2006088463A - 電気・油圧式射出装置の制御方法

Info

Publication number: JP2006088463A
Application number: JP2004275644A
Authority: JP
Inventors: Haruki Miyashita; 治樹宮下
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 2004-09-22
Filing date: 2004-09-22
Publication date: 2006-04-06

Abstract

【課題】射出モータによる射出充填を圧油の介在なく直接に行い、背圧制御を油圧制御とモータ制御の両方により段階的に行うことにより、射出と背圧の両制御の高精度化を図る。
【解決手段】射出スクリュの前進による射出充填を、油圧ブロックの内壁面に該油圧ブロック内のピストンを当接する。射出モータの回転駆動による加圧力をラムにより可動ブロックに直接伝達して行う。速度−圧力切換位置からの保圧を射出モータの回転駆動を停止し、ラムを油圧制御して行う。材料の計量は油圧制御による背圧制御を先行する。その後に射出モータによる背圧制御に切換えて行う。
【選択図】図１

Description

この発明は、駆動手段に電動モータと油圧シリンダの両方を採用して射出及び計量を行う電気・油圧式射出装置の制御方法に関するものである。

従来の電気・油圧式射出装置は、加熱筒内の射出スクリュを連結した油圧機構と、その油圧機構に接続したねじ軸とナット部材とによる伝動機構と、その伝動機構を駆動する電動サーボモータとから構成されており、射出充填は電動サーボモータの回転駆動により行い、保圧は油圧機構を駆動して行っている。
また射出スクリュを可動ブロックに回転自在に連結し、その可動ブロックを、油圧機構の伝動機構と接続したピストンロッドと連結して、射出充填と保圧の両方を、電動モータと油圧機構を同時作動して行っているものもあるが、その何れの従来技術も背圧制御については考慮されていない。
特許第２８０４１６９号明細書特許第３２２０７８８号明細書

上記従来技術では、電動サーボモータによる射出充填を、圧油の流入停止により油圧シリンダ内のピストンを固定して行っており、ボールナットから伝達される加圧力は、圧油を介して射出スクリュを連結した油圧シリンダ又はピストンに加えられることから、介在する油圧による緩衝作用により加圧力が低減し、これが圧力損失となるので、電動サーボモータによる射出効率に課題を有し、また圧油は圧迫された状態にあるので、保圧切換時の応答性にも課題を有する。

電動モータと油圧機構を同時作動して射出充填と保圧を行う上記従来技術では、負荷圧力に対するアシスト圧力を算出して両方に分担させているため、同調制御を要し、ナット部材とねじ軸による伝動機構をピストンに連結しているので、背圧制御も両方を同時作動して行わねばならず、シリンダストロークもスクリュストロークと同一となるので、油圧シリンダを両側に設けた射出装置に比べて装置が長く構成されるようになる。

この発明は、油圧シリンダと射出モータとの両方により射出充填と保圧を行う油圧・電気式射出装置の上記課題を解決するために考えられたものであって、その目的は、射出モータによる射出充填を圧油の介在なく直接的に、また背圧制御を油圧制御とモータ制御の両方により段階的に行えるようにして、射出と背圧の両制御を高精度に、かつ射出装置の短縮化をも図ることができる新たな制御方法を提供することにある。

上記目的によるこの発明は、加熱筒内の射出スクリュを回転自在に連結した可動ブロックと、その可動ブロックに前部内のラムを連結し、後部にねじ軸とナット部材とによる伝動機構を接続した油圧ユニットと、その伝動機構を駆動するブレーキ付きの射出モータと、上記可動ブロックに設けた計量モータとからなる電動・油圧式射出装置において、上記射出スクリュの前進による射出充填を、油圧ユニットの内壁面に該油圧ユニット内のピストンを当接して、上記射出モータの回転駆動による加圧力を上記ラムにより可動ブロックに直接伝達して行い、速度−圧力切換位置からの保圧は、上記射出モータの回転駆動を停止し、ラムを油圧制御して行い、上記射出スクリュの後退による材料の計量は、油圧制御による背圧制御を先行し、その後に射出モータによる背圧制御に切換えて行う、というものである。

また上記射出スクリュ及び可動ブロックと、油圧ユニットと、ねじ軸とナット部材とによる伝動機構及び射出モータを、射出スクリュと同一の軸線上に設けてなるというものであり、上記可動ブロックの内部に射出充填及び保圧の圧力検出手段を設け、上記油圧ユニットの後部油室側に油圧力の検出手段を設けてなる、というものである。

上記構成では、油圧ユニットの内壁面とピストンとの当接により、ラムを介して油圧ユニットが可動ブロックを加圧するので、圧油の介在により生ずる圧力損失がなくなり、射出モータによる射出効率が向上する。また射出モータによる射出充填の後に、油圧によりラムを加圧して保圧を行うので、モータ駆動と油圧駆動を同調させる必要がなく、速度制御から圧力制御の移行もこれまでと同様に行えることから制御も容易となる。さらに射出充填と保圧の両方の圧力検出が、可動ブロック内の圧力検出手段により行えるので、高応答性で精度の高い射出制御が行えるようになる。

また背圧制御は、先ず油圧制御によりラムを後退し、次にモータ制御により油圧ユニットを後退して二段階に行われるので、シリンダストロークの短縮を図ることができ、これにより油圧ユニットが小型となるので、可動ブロックと伝動機構との間に介在しても射出装置をコンパクトに構成することができる。またラムの後退力に対する油圧力を検出して制御が行えるので、背圧制御も高精度となる。

図中１は前部固定盤、２は後部固定盤である。前部固定盤１の前面には、先端にノズル（図では省略）を有し、後部に供給口３ａを有する加熱筒３が取付けてあり、その加熱筒３に射出スクリュ４が進退かつ回転自在に挿入してある。また後部固定盤２の前面には、射出スクリュ４と同一の軸線上に位置するボールねじ軸５が、該後部固定盤２に後部を貫通して回転自在に軸承して設けてあり、その軸端に直に接続したサーボモータによるブレーキ付き射出モータ６が、後部固定盤２の後面に取付けてある。

両固定盤１，２の間には、上記射出スクリュ４の後端を回転自在に連結した可動ブロック７と、上記ボールねじ軸５と螺合したボールナット部材８を後部に取付けた油圧ユニット９とが、両固定盤１，２にわたり設けたガイドロッド１０と、図示しないタイバーとに挿通して進退移動自在に設けてある。

上記可動ブロック７の内部には、上記射出スクリュ４の後端を連結したロータ１１が、ベアリング１２により前後部を回転自在に支持して設けてあり、そのベアリング１２の間に圧力の検出手段としてロードセル１３が配設してある。また可動ブロック７の上部には通常の電動モータや電動サーボモータなどによる計量モータ１４が据え設けてあり、その計量モータ１４とロータ１１を、それぞれに設けたプーリー１５，１６とタイミングベルト１７とを介し接続して、上記射出スクリュ４を計量モータ１４により回転することができるようにしてある。

上記油圧ユニット９の前部は油圧シリンダ１８に形成され、その前面に内部のピストン１９と一体のラム２０が突出している。このラム２０は上記可動ブロック７の後面と連結して、該可動ブロック７を油圧により押圧できるようにしてある。これにより可動ブロック７は、射出モータ６とは別に油圧シリンダ１８によっても可動する。また油圧シリンダ１８の後部油室には油圧力を検出する手段として圧力センサ２１が取付けてある。なお、Ｖ₁ は油圧回路２２のサーボ切換バルブ、Ｖ₂ は油圧源とサーボ切換バルブＶ₁ との間の切換バルブである。

上記構成の射出装置における動作を図２に示す工程図により説明する。なお、工程図中の油圧Ｖ₁ はサーボ切換バルブＶ₁ を、油圧Ｖ₂ は切換バルブＶ₂ を、それぞれ略示すものである。また図中の太線は作動中を示す。
先ず準備として、サーボ切換バルブＶ₁ の絞り量を、保圧時に上記ロードセル１３の圧力値が設定値となるように調整し、また計量時に上記圧力センサ２１の圧力値が設定値となるように調整する。

射出充填工程：図１は可塑化樹脂の材料計量が完了して、油圧シリンダ１８のピストン１９が油圧ユニット９の内壁面と接する最後退限に位置した状態を示す。このピストン１９が油圧ユニット９の内壁面と接した最後退限位置から、射出充填工程を開始する。射出モータ６を高速で回転駆動してボールねじ軸５を左回転すると、ボールねじ軸５の回転運動はボールナット部材８により直線運動に変換されて、油圧ユニット９を加圧する。この加圧力は当接したラム２０により可動ブロック７に直接伝達され、ロードセル１３により検出される。ラム２０により加圧された可動ブロック７は油圧ユニット９とともに前進する。これにより射出スクリュ４も前進移動して、加熱筒３の先端部内に蓄積（計量）した可塑化樹脂（図は省略）を金型に射出充填する。

射出保圧工程：射出スクリュ４の先端が速度・圧力切換位置に達すると、工程が充填から保圧に切換わり、射出モータ６は回転停止する。またブレーキの作動により油圧ユニット９がその位置に固定される。同時に油圧回路２２では指令によりサーボ切換バルブＶ₁ がＡ側に切換わる。また切換バルブＶ₂ も切換わって後部油室に圧油が圧入され、ピストン１９が油圧により加圧される。

この加圧により前部油室の圧油はサーボ切換バルブＶ₁ を通ってタンクに流出する。これによりラム２０が可動ブロック７を油圧により押圧し、ピストン１９は押圧分だけ油圧ユニット９の内壁面から離れる（図は省略）。この油圧力により射出スクリュ４は、通常のごとく先端に残った溶融樹脂を加圧して金型に押込み、保圧が行われる。保圧力は上記ロードセル１３により検出される。

計量工程：予め設定した射出時間のタイムアップにより、保圧が終わって射出工程が完了すると、指令によりサーボ切換バルブＶ₁ がＢ側に切換わって後部油室がタンクと接続する。また切換バルブＶ₂ も切換わって圧油の圧入停止となる。同時に計量モータ１４が回転駆動して、ロータ１１を射出スクリュ４と共に回転し、供給口３ａの図示しない材料をスクリュ回転により加熱筒３の前方へと移送しつつ可塑化する。

この可塑化に伴い生ずる樹脂圧により射出スクリュ４は、ロータ１１を内装した可動ブロック７と共に後退移動し、該可動ブロック７と連結したラム２０のピストン１９により後部油室の圧油を圧迫する。圧油はサーボ切換バルブＶ₁ を通過してタンクに流出するが、サーボ切換バルブＶ₁ の絞り量の調整によって流量制限されるので、その絞り量により設定値に制御された油圧力が背圧力となり、その油圧力は圧力センサ２１により検出される。これにより射出スクリュ４に、ピストン１９が予め設定した後退位置に達するまで、油圧による背圧力が付与される。

エンコーダ等の位置検出器（図は省略）により、油圧制御によるスクリュ後退位置が検出されると、指令によりサーボ切換バルブＶ₁ が中立位置に切換わる。同時にブレーキが解除されて射出モータ６が設定速度で回転駆動し、ボールねじ軸５を左回転する。これにより油圧ユニット９は、射出スクリュ４の後退力に抗しながら後退移動し、射出モータ６が後半の背圧制御を受け持つようになる。所定量の可塑化樹脂の計量が完了した時点で両モータ６，１４は停止する。またサーボ切換バルブＶ₁ では、Ｂ側に切換えられて前部油室に圧油が供給され、ピストン１９が内壁面に接する最後退限までラム２０と共に後退する。射出モータ６は停止後に次の射出充填工程のために再起動する。

以上、この発明の最良の形態について説明したが、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。例えば、上記実施形態ではスクリュ背圧力を油圧シリンダ１８に設けた圧力センサ２１を使用して検出しているが、これはロータ１１の反力を受ける部位に設けたロードセルにより検出してもよい。

この発明に係わる射出及び計量方法を実施することができる電気・油圧式射出装置の計量完了時の縦断側面図である。この発明の射出及び計量方法おける工程図である。

符号の説明

１前部固定盤
２後部固定盤
３加熱筒
４射出スクリュ
５ボールねじ軸
６射出モータ
７可動ブロック
８ボールナット部材
９油圧ユニット
１１ロータ
１３ロードセル
１４計量モータ
１８油圧シリンダ
１９ピストン
２０ラム
２１圧力センサ
２２油圧回路

Claims

加熱筒内の射出スクリュを回転自在に連結した可動ブロックと、その可動ブロックに前部内のラムを連結し、後部にねじ軸とナット部材とによる伝動機構を接続した油圧ユニットと、その伝動機構を駆動するブレーキ付きの射出モータと、上記可動ブロックに設けた計量モータとからなる電動・油圧式射出装置において、
上記射出スクリュの前進による射出充填を、油圧ユニットの内壁面に該油圧ユニット内のピストンを当接して、上記射出モータの回転駆動による加圧力を上記ラムにより可動ブロックに直接伝達して行い、
速度−圧力切換位置からの保圧は、上記射出モータの回転駆動を停止し、ラムを油圧制御して行い、
上記射出スクリュの後退による材料の計量は、油圧制御による背圧制御を先行し、その後に射出モータによる背圧制御に切換えて行うことを特徴とする電気・油圧式射出装置における制御方法。
上記射出スクリュ及び可動ブロックと、油圧ユニットと、ねじ軸とナット部材とによる伝動機構及び射出モータを、射出スクリュと同一の軸線上に設けてなることを特徴とする請求項１記載の電気・油圧式射出装置の制御方法。
上記可動ブロックの内部に射出充填及び保圧の圧力検出手段を設け、上記油圧ユニットの後部油室側に背圧力の検出手段を設けてなることを特徴とする請求項１又は２記載の電気・油圧式射出装置の制御方法。