JP2021041538A - 射出成形機の制御装置及び制御方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】良好な成形品を得ることが可能な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】射出成形機10の制御装置20は、シリンダ26内の樹脂の圧力を取得する圧力取得部72と、スクリュ28を計量位置まで後退させた後、樹脂の圧力を下げるように予め決定された逆回転条件に基づいてスクリュを逆回転させる逆回転制御部76と、スクリュの逆回転が停止した際に圧力取得部によって取得されたシリンダ内の樹脂の圧力と、予め決定された補正関数とに基づいて、逆回転条件に対する補正量を算出する補正量算出部78と、補正量算出部によって算出された補正量に基づいて逆回転条件を補正する補正処理部80とを備える。【選択図】図3

Description

本発明は、射出成形機の制御装置及び制御方法に関する。
特許文献1には、計量によって所定の射出材料が計量されたら、スクリュの回転を停止し、スクリュの軸方向の位置を維持した状態でスクリュを逆回転することが開示されている。特許文献1では、逆流防止リングの閉鎖ストロークに該当する射出材料の体積と同等の体積が逆流するのに要する回転角度を算出し、算出した当該回転角度をスクリュを逆回転する際の回転角度とすることにより、計量のばらつきを低減する。
特開2014−58066号公報
しかしながら、特許文献1では、スクリュを逆回転させる際の回転量を必ずしも適切に設定し得ない。例えば、シリンダの外部からシリンダの内部にノズルを介してエアが入り込んだ場合には、良好な成形品が得られない場合がある。
本発明の目的は、良好な成形品を得ることが可能な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。
本発明の一態様による射出成形機の制御装置は、樹脂を入れるシリンダと、前記シリンダ内で進退及び回転するスクリュとを備え、前記スクリュを順回転させながら所定の計量位置まで後退させることで前記シリンダ内の前記樹脂を溶融しつつ計量する射出成形機の制御装置であって、前記シリンダ内の前記樹脂の圧力を取得する圧力取得部と、前記スクリュを前記計量位置まで後退させた後、前記樹脂の圧力を下げるように予め決定された逆回転条件に基づいて前記スクリュを逆回転させる逆回転制御部と、前記スクリュの前記逆回転が停止した際に前記圧力取得部によって取得された前記シリンダ内の前記樹脂の圧力と、予め決定された補正関数とに基づいて、前記逆回転条件に対する補正量を算出する補正量算出部と、前記補正量算出部によって算出された前記補正量に基づいて前記逆回転条件を補正する補正処理部と、を備える。
本発明の他の態様による射出成形機の制御方法は、樹脂を入れるシリンダと、前記シリンダ内で進退及び回転するスクリュとを備え、前記スクリュを順回転させながら所定の計量位置まで後退させることで前記シリンダ内の前記樹脂を溶融しつつ計量する射出成形機の制御方法であって、前記スクリュを前記計量位置まで後退させた後、前記樹脂の圧力を下げるように予め決定された逆回転条件に基づいて前記スクリュを逆回転させるステップと、前記スクリュの前記逆回転が停止した際の前記シリンダ内の前記樹脂の圧力を取得するステップと、前記スクリュの前記逆回転が停止した際に取得された前記シリンダ内の前記樹脂の圧力と、予め決定された補正関数とに基づいて、前記逆回転条件に対する補正量を算出するステップと、算出された前記補正量に基づいて前記逆回転条件を補正するステップと、を有する。
本発明によれば、良好な成形品を得ることが可能な射出成形機の制御装置及び制御方法を提供することができる。
一実施形態による射出成形機を示す側面図である。 一実施形態による射出成形機に備えられた射出ユニットを示す概略図である。 一実施形態による射出成形機の制御装置を示すブロック図である。 図4A及び図4Bは、補正関数テーブルの例を示す図である。 図5A及び図5Bは、パラメータテーブルの例を示す図である。 表示部における表示の例を示す図である。 一実施形態による射出成形機の制御装置の動作の例を示すフローチャートである。 図8A〜図8Eは、一実施形態による射出成形機の制御装置の動作の例を示すタイミングチャートである。
本発明による射出成形機の制御装置及び制御方法について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。
[一実施形態]
一実施形態による射出成形機の制御装置及び制御方法について図1〜図8Eを用いて説明する。図1は、本実施形態による射出成形機を示す側面図である。説明の便宜上、図1における紙面左側を前方向とし、図1における紙面右側を後方向とする。
図1に示すように、射出成形機10には、開閉可能な金型12が備えられた型締めユニット14と、型締めユニット14に対して前後方向に対向する射出ユニット16とが備えられている。型締めユニット14と射出ユニット16とは、機台18によって支持されている。射出成形機10には、射出ユニット16を制御する制御装置20が更に備えられている。
型締めユニット14と機台18とは、既知の技術に基づいて構成され得る。従って、以下においては、型締めユニット14と機台18とに関する説明を適宜省略する。
本実施形態による射出成形機の制御装置20の説明に先立って、制御装置20の制御対象である射出ユニット16について以下に説明する。
射出ユニット16は、ベース22によって支持されている。ベース22は、機台18に設置されたガイドレール24によって前後方向に進退可能に支持されている。このため、射出ユニット16は、機台18上において前後方向に進退可能となっており、型締めユニット14に対して離接可能となっている。
図2は、本実施形態による射出成形機に備えられた射出ユニットを示す概略図である。
射出ユニット16には、筒状の加熱シリンダ(シリンダ)26が備えられている。シリンダ26内には、スクリュ28が備えられている。スクリュ28には、第1駆動装置32と、第2駆動装置34とが接続されている。
シリンダ26の軸線と、スクリュ28の軸線とは、仮想線Lにおいて一致している。このような方式は、インライン(インラインスクリュ)方式と称される。インライン方式が適用された射出成形機は、インライン式射出成形機と称される。
インライン式射出成形機の利点としては、例えば、他方式の射出成形機と比較して射出ユニット16の構造がシンプルである点、メンテナンス性に優れる点等が挙げられる。他方式の射出成形機は、例えばプリプラ方式の射出成形機である。
図2に示すように、シリンダ26の後方向側には、ホッパ36が備えられている。ホッパ36には、シリンダ26に成形材料の樹脂を供給するための供給口が備えられている。シリンダ26を加熱するヒータ38が、シリンダ26に沿うように備えられている。シリンダ26の前方向側の先端には、ノズル40が備えられている。ノズル40には、シリンダ26内の樹脂を射出するための射出口が備えられている。
スクリュ28には、らせん状のフライト部42が前後方向に亘って備えられている。フライト部42は、シリンダ26の内壁と相俟って、らせん状の流路44を構成する。らせん状の流路44は、ホッパ36からシリンダ26に供給される樹脂を前方向側に導く。
スクリュ28の前方向側の先端部には、スクリュヘッド46が備えられている。スクリュ28には、チェックシート48が更に備えられている。チェックシート48は、スクリュヘッド46に対して後方向に距離をおいて設けられている。スクリュ28には、逆流防止リング50が更に備えられている。逆流防止リング50は、スクリュヘッド46とチェックシート48との間で前後に移動可能である。
逆流防止リング50は、当該逆流防止リング50の後方向側に位置する樹脂から前方向の圧力を受けるとスクリュ28に対して相対的に前方向に移動する。また、逆流防止リング50は、当該逆流防止リング50の前方向側に位置する樹脂から後方向の圧力を受けるとスクリュ28に対して相対的に後方向に移動する。
後述する計量においては、ホッパ36からシリンダ26の供給口に供給された樹脂がスクリュ28の順方向への回転によって流路44に沿って溶融しつつ前方向へ圧送される。このため、逆流防止リング50の前方向側の圧力よりも逆流防止リング50の後方向側の圧力の方が大きくなる。そうすると、逆流防止リング50がスクリュ28に対して相対的に前方向に移動し、当該移動に伴って流路44が徐々に開放される。これにより、樹脂は、流路44に沿ってチェックシート48よりも前方向側に流動可能となる。
後述する射出においては、逆流防止リング50の後方向側の圧力よりも逆流防止リング50の前方向側の圧力の方が大きくなる。そうすると、逆流防止リング50がスクリュ28に対して相対的に後方向に移動し、当該移動に伴って流路44が徐々に閉鎖される。逆流防止リング50がチェックシート48まで後退すると、逆流防止リング50の前後を樹脂が最も流れにくい状態となり、チェックシート48よりも前方向側の樹脂がチェックシート48よりも後方向側に逆流することが抑制される。
スクリュ28には、圧力センサ30が備えられている。圧力センサ30は、シリンダ26内の樹脂に掛かる圧力を逐次検出する。圧力センサ30としては、例えばロードセル等を用い得るが、これに限定されるものではない。シリンダ26内の樹脂に掛かる圧力は、背圧、又は、樹脂の圧力とも称される。
第1駆動装置32は、スクリュ28をシリンダ26内において回転させ得る。第1駆動装置32には、サーボモータ52aが備えられている。第1駆動装置32には、サーボモータ52aの回転軸と一体的に回転する駆動プーリ54aが更に備えられている。第1駆動装置32には、スクリュ28と一体的に設けられた従動プーリ56が更に備えられている。第1駆動装置32には、駆動プーリ54aから従動プーリ56にサーボモータ52aの回転力を伝達するベルト部材58aが更に備えられている。
サーボモータ52aの回転軸が回転すると、サーボモータ52aの回転力が駆動プーリ54a、ベルト部材58a、及び、従動プーリ56を介して、スクリュ28に伝達される。これにより、スクリュ28が回転する。
このように、第1駆動装置32は、サーボモータ52aの回転軸を回転させることによって、スクリュ28を回転させ得る。なお、サーボモータ52aの回転軸の回転方向を変更することによって、スクリュ28の回転方向を順回転と逆回転とに切り替え得る。
サーボモータ52aには、センサ60aが設けられている。センサ60aは、サーボモータ52aの回転軸の回転位置と回転速度とを検出し得る。このようなセンサ60aは、位置/速度センサと称される。センサ60aは、検出結果を制御装置20に供給する。制御装置20は、センサ60aによって検出された回転位置及び回転速度に基づいて、スクリュ28の回転量、回転加速度、回転速度等を算出し得る。
第2駆動装置34は、スクリュ28を進退させ得る。第2駆動装置34には、サーボモータ52bが備えられている。第2駆動装置34には、サーボモータ52bの回転軸と一体的に回転する駆動プーリ54bが更に備えられている。第2駆動装置34には、ボールネジ61が更に備えられている。ボールネジ61の軸線とスクリュ28の軸線とは、仮想線Lにおいて一致している。第2駆動装置34には、ボールネジ61に固定された従動プーリ62が更に備えられている。第2駆動装置34には、駆動プーリ54bから従動プーリ62にサーボモータ52bの回転力を伝達するベルト部材58bが更に備えられている。第2駆動装置34には、ボールネジ61に螺合するナット63が更に備えられている。
ボールネジ61は、ベルト部材58bから回転力が伝達されると、当該回転力を直動運動に変換してスクリュ28に伝達する。これにより、スクリュ28が進退する。
このように、第2駆動装置34は、サーボモータ52bの回転軸を回転させることによって、スクリュ28を進退させ得る。なお、サーボモータ52bの回転軸の回転方向を変更することにより、スクリュ28の進退方向を前進と後退とに切り替え得る。
サーボモータ52bには、センサ60bが備えられている。センサ60bとしては、上述したセンサ60aと同様のセンサを用い得るが、これに限定されるものではない。制御装置20は、センサ60bによって検出された回転位置及び回転速度に基づいて、スクリュ28の前後方向における前進位置、後退位置等を算出し得る。また、制御装置20は、センサ60bによって検出された回転位置及び回転速度に基づいて、スクリュ28の前進速度、後退速度等を算出し得る。
ホッパ36を通じてシリンダ26内に樹脂を導入しつつスクリュ28を順回転させると、流路44に沿って、樹脂が次第に前方向に圧送される。この際、樹脂は、ヒータ38による加熱とスクリュ28の回転とによって溶融(可塑化)する。溶融した樹脂は、シリンダ26内の領域のうちのチェックシート48に対して前方向側に位置する領域に溜まる。シリンダ26内の領域のうちのチェックシート48に対して前方向側の領域は、計量領域と称される。
スクリュ28の順回転は、スクリュ28がシリンダ26内を前進しきった状態(計量領域の容積が最小の状態)から開始され、スクリュ28が所定の位置(計量位置)に後退するまで行われる。スクリュ28の後退は、背圧を所定値(計量圧力)P1に維持しながら行われる。即ち、樹脂に加わる背圧が計量圧力P1となるように、圧力センサ30によって検出された圧力に基づいてサーボモータ52bをフィードバック制御(背圧制御)しながら、スクリュ28の後退動作が行われる。このような工程は、計量(計量工程)と称される。
計量中の背圧を計量圧力P1に維持するようにスクリュ28の後退を制御しながらスクリュ28を後退させてスクリュ28の位置を計量位置に設定することで、計量領域の容積と樹脂の密度とを、計量の度にほぼ一定にし得る。
但し、スクリュ28を回転させるサーボモータ52a、サーボモータ52aの回転力を伝達する駆動プーリ54a、ベルト部材58a、及び、従動プーリ56には、イナーシャが生ずる。このため、スクリュ28の回転を停止させようとしても、当該イナーシャの影響により、スクリュ28を瞬時に停止させることはできない。このため、スクリュ28が計量位置に到達してからスクリュ28の順回転が停止するまでには、タイムラグが生ずる。当該タイムラグの間においても、後方向から前方向に樹脂の圧送が継続される。更に、スクリュ28の順回転が停止した後においても、溶融した樹脂の粘性抵抗の影響により、樹脂の後方向から前方向への流れは瞬時には停止せず、暫くの間は樹脂の圧送が継続される。以上の要因から、計量領域に溜められる樹脂の量は、実際には、良好な成形に必要な樹脂の量(適正量)よりも多くなる傾向がある。計量領域に溜められる樹脂の量が適正量より多くなることは、製造される成形品の質量がばらつく成形不良の要因となり得る。
スクリュ28が計量位置に到達した後には、背圧を低下させるべく、スクリュ28の逆回転等が行われる。このような工程は、減圧(減圧工程)と称される。減圧工程の終了時には、背圧がゼロ(目標圧力P0)の近傍となるようにすることが好ましい。
減圧が過多である場合には、ノズル40からシリンダ26内に空気が引き込まれ、シリンダ26内の樹脂に気泡が混入する。過多な減圧は、例えば、スクリュ28の逆回転等における減圧量が過多である場合に生じ得る。より具体的には、スクリュ28を逆回転させる際の回転量が過多である場合等に過多な減圧が生じ得る。また、過多な減圧は、減圧の勢いが過多である場合にも生じ得る。例えば、スクリュ28の回転速度が速すぎる場合等に過多な減圧が生じ得る。気泡が混入した樹脂を用いて成形すると、成形により得られる成形品の質量にばらつきが生じ、外観不良、品質不良等の要因となる。
減圧が不十分である場合には、ノズル40の先端から溶融した樹脂が漏れるドローリングと称される現象が生ずる。従って、減圧は、シリンダ26内に溜められた樹脂に気泡が混入することを防止しつつ、ドローリングをも防止するように実行されることが理想的である。
計量工程と減圧工程とを経た後には、シリンダ26内の計量領域に溜められた樹脂を金型12内のキャビティに充填すべく、金型12とノズル40とを圧接(ノズルタッチ)した状態でスクリュ28を前進させる。これにより、ノズル40の先端から金型12に向けて溶融した樹脂が射出される。この一連の工程は、射出(射出工程)と称される。樹脂の射出が行われた後には、型締めユニット14において金型12を開く型開き(型開き工程)と称される工程を行なうことにより、キャビティ内に充填された樹脂が成形品として金型12から取り出される。型開き工程を経た後には、次の成形に備えて、型締めユニット14において金型12を閉じる型閉じ(型閉じ工程)と称される工程が行われる。
このように、計量工程、減圧工程、射出工程、型開き工程、型閉じ工程が上記のような順序で行われる。このような一連の流れは、成形サイクルと称される。射出成形機10は、成形サイクルを繰り返し実行することによって、成形品を量産し得る。
制御装置20は、成形サイクルに含まれる複数の工程のうちの少なくとも減圧工程を実行し得る。本実施形態による射出成形機の制御装置20の構成について以下に説明する。
図3は、本実施形態による射出成形機の制御装置を示すブロック図である。
制御装置20には、演算部70と、記憶部64とが備えられている。演算部70は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサによって構成され得るが、これに限定されるものではない。記憶部64は、不図示の揮発性メモリと、不図示の不揮発性メモリとを含む。揮発性メモリとしては、例えばRAM等が挙げられる。不揮発性メモリとしては、例えばROM、フラッシュメモリ等が挙げられる。プログラム、テーブル等が、例えば不揮発性メモリに記憶される。
演算部70には、圧力取得部72と、計量制御部74と、逆回転制御部76と、補正量算出部78と、補正処理部80と、決定部82と、表示制御部84とが備えられている。圧力取得部72と、計量制御部74と、逆回転制御部76と、補正量算出部78と、補正処理部80と、決定部82と、表示制御部84とは、記憶部64に記憶されているプログラムが演算部70によって実行されることによって実現され得る。
記憶部64には、射出ユニット16を制御するための所定の制御プログラムが予め記憶される。また、記憶部64には、当該制御プログラムが実行されている際、様々な情報が適宜記憶され得る。記憶部64には、補正関数テーブル記憶部86と、パラメータテーブル記憶部88と、補正量記憶部90と、圧力記憶部92と、計量条件記憶部94と、逆回転条件記憶部96とが備えられている。
制御装置20には、表示部(表示装置)66と、操作部(入力装置)68とが接続される。
表示部66は、例えば液晶ディスプレイ等によって構成され得るが、これに限定されるものではない。表示部66には、様々な情報が表示され得る。例えば、後述する補正量等が表示部66に表示され得る。
操作部68は、例えばキーボード、マウス等によって構成され得るが、これに限定されるものではない。表示部66の画面に備えられた不図示のタッチパネルによって、操作部68が構成されるようにしてもよい。ユーザは、操作部68を介して制御装置20に指示を与え得る。
圧力取得部72は、圧力センサ30によって取得される圧力を逐次取得し得る。圧力取得部72は、圧力センサ30を用いて取得した圧力を圧力記憶部92に記憶する。より具体的には、圧力取得部72は、圧力センサ30を用いて取得した圧力を、例えば、時系列データの形式で圧力記憶部92に記憶する。
計量制御部74は、計量条件に基づいて上述したような計量を行う。計量条件は、計量中のスクリュ28の順回転速度(計量回転速度)、計量圧力P1等を指定する。計量条件は、計量条件記憶部94に予め記憶されている。なお、計量条件が、操作部68を介してオペレータによって指示されるようにしてもよい。
計量制御部74は、スクリュ28が計量位置に到達するまでの間、スクリュ28を順回転させつつ、スクリュ28を後退させる。この際、計量制御部74は、第1駆動装置32を制御することによって、計量回転速度でスクリュ28を順回転させる。また、この際、計量制御部74は、第2駆動装置34を制御することによって、背圧が計量圧力P1となるようにスクリュ28の後退速度と位置とを制御する。スクリュ28が計量位置まで到達すると、計量制御部74は、スクリュ28の順回転及び後退を停止させるとともに、逆回転制御部76を呼び出す。上述したように、スクリュ28が計量位置に到達してからスクリュ28の順回転及び後退が停止するまでにはタイムラグがある。
逆回転制御部76は、スクリュ28の順回転が停止した後、逆回転条件に基づいてスクリュ28を逆回転させる。逆回転条件は、スクリュ28の逆回転について、スクリュ28の回転量(回転角度)、スクリュ28の回転加速度、スクリュ28の回転速度、及び、スクリュ28の回転時間のうちの少なくとも1つを指定する。逆回転条件は、例えば逆回転条件記憶部96に予め記憶されているが、これに限定されるものではない。例えば、逆回転条件が、操作部68を介してオペレータによって指示されるようにしてもよい。
スクリュ28を逆回転させると、チェックシート48より後方側の樹脂は、らせん状の流路44に沿ってチェックシート48からホッパ36側に向かって計量時とは逆方向に掻き出される。これにより、チェックシート48より後方側の樹脂の圧力が低下する。また、スクリュ28の逆回転を開始した時点においては、逆流防止リング50がスクリュヘッド46側に位置しているため、流路44が開放されている。従って、計量領域に溜まった樹脂は、スクリュ28の逆回転を継続することにより、逆流防止リング50を通過して前方向から後方向に移動(逆流)する。この結果、計量領域の樹脂に付与される圧力が緩和され、背圧が低下する。即ち、逆回転制御部76は、樹脂の逆流を引き起こすことで計量領域に溜まった樹脂量を減少させるのみならず、背圧をも低下させる。逆回転制御部76は、スクリュ28の逆回転をこのようにして行った後、スクリュ28の逆回転を停止させる。
補正量算出部78は、逆回転条件に対する補正量を算出し得る。より具体的には、補正量算出部78は、スクリュ28の逆回転が停止した際に圧力取得部72によって取得されたシリンダ26内の樹脂の圧力と、予め決定された補正関数とに基づいて、かかる補正量を算出し得る。補正関数は、例えば、多項式関数、有理関数等であるが、これらに限定されるものではない。
決定部82は、補正関数テーブル100を参照し得る。図4A及び図4Bは、補正関数テーブルの例を示す図である。図4Aには、補正関数テーブル100が示されている。補正関数テーブル100は、例えば実験によって予め求められ得る。補正関数テーブル100は、補正関数テーブル記憶部86に記憶され得る。補正関数テーブル100には、例えば、樹脂の圧力の欄と、補正関数の欄とが備えられている。樹脂の圧力の欄には、樹脂の圧力が格納されている。補正関数の欄には、樹脂の圧力に応じた補正関数が格納されている。xは樹脂の圧力を示しており、yは補正量を示し、α及びβは実験によって予め決められた樹脂の圧力を示している。図4Aに示す例においては、減圧工程における樹脂の圧力xの範囲がx>αである場合の補正関数は、y=f(x)である。また、β≦x≦αの状態が1秒未満である場合の補正関数は、y=0である。即ち、かかる場合には、補正量はゼロとされる。β≦x≦αの状態が1秒以上である場合の補正関数は、y=g(x)である。x<βである場合の補正関数は、y=h(x)である。図4Bには、樹脂の圧力と補正量との関係を示すグラフが示されている。図4Bにおける破線は、β≦x≦αの状態が1秒未満である場合を示している。決定部82は、補正関数テーブル100に規定された複数の補正関数のうちから樹脂の圧力に応じていずれかの補正関数を決定し得る。
決定部82は、パラメータテーブル102a、102bを参照し得る。図5A及び図5Bは、パラメータテーブルの例を示す図である。パラメータテーブル一般について説明する際には、符号102を用い、個々のパラメータテーブルについて説明する際には、符号102a、102bを用いる。パラメータテーブル102は、例えば実験によって予め求められ得る。パラメータテーブル102は、パラメータテーブル記憶部88に記憶され得る。補正関数がy=Ax+Bである場合の例が、図5A及び図5Bには示されている。パラメータテーブル102は、補正関数毎に設けられているが、ここでは、複数の補正関数のうちの1つの補正関数のパラメータテーブル102の例が示されている。上述したように、xは樹脂の圧力であり、yは補正量である。パラメータテーブル102aは、パラメータAを取得するためのテーブルである。パラメータテーブル102bは、パラメータBを取得するためのテーブルである。パラメータテーブル102aには、射出成形機10の機種とスクリュ28の径とに応じたパラメータAが規定されている。また、パラメータテーブル102bには、射出成形機10の機種とスクリュ28の径とに応じたパラメータBが規定されている。図5Aから分かるように、射出成形機10の機種が30tであり、スクリュ28の径が25mmである場合、パラメータAは2である。図5Bから分かるように、射出成形機10の機種が30tであり、スクリュ28の径が25mmである場合、パラメータBは1である。パラメータAが2であり、パラメータBが1であるため、補正関数はy=2x+1となる。なお、上記においては、射出成形機10の機種とスクリュ28の径とに応じたパラメータA、Bがパラメータテーブル102に規定されている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、射出成形機10の機種のみに応じたパラメータA、Bがパラメータテーブル102に規定されているようにしてもよい。また、スクリュ28の径のみに応じた補正関数のパラメータA、Bがパラメータテーブル102に規定されているようにしてもよい。決定部82は、このようにして、射出成形機10の機種又はスクリュ28の径に応じたパラメータA、Bが用いられた補正関数を決定し得る。
補正量算出部78は、決定部82によって決定された補正関数を用いて補正量を算出し得る。補正処理部80は、補正量算出部78によって算出された補正量に基づいて逆回転条件に対する補正を行い得る。補正量算出部78によって算出された補正量は、補正量記憶部90に記憶され得る。
補正処理部80は、次回の射出成形における逆回転条件を以下のようにして決定し得る。例えば、今回の射出成形の際に補正量算出部78によって算出された補正量が、補正量記憶部90に記憶されている。また、今回の算出成形の際の逆回転条件が、逆回転条件記憶部96に記憶されている。補正処理部80は、今回の射出成形の際に補正量算出部78によって算出された補正量を、補正量記憶部90から読み出す。また、補正処理部80は、今回の射出成形の際の逆回転条件を、逆回転条件記憶部96から読み出す。補正処理部80は、今回の射出成形の際に補正量記憶部90に記憶された補正量に基づいて今回の射出成形における逆回転条件を補正することにより得られる逆回転条件を、次回の射出成形における逆回転条件として決定し得る。
表示制御部84は、様々な情報を表示部66に表示させ得る。例えば、表示制御部84は、補正量算出部78によって算出された補正量を表示部66に表示させ得る。また、表示制御部84は、補正された逆回転条件を表示部66に表示させ得る。図6は、表示部における表示の例を示す図である。図6には、減圧条件、即ち、逆回転条件が表示される場合の例が示されている。より具体的には、図6には、補正された逆回転条件が表示部66に表示される場合の例が示されている。図6に示すように、例えば、逆回転角度、即ち、スクリュ28を逆回転させる際の回転量が、表示部66に表示され得る。また、例えば、逆回転速度、即ち、スクリュ28を逆回転させる際の回転速度が、表示部66に表示され得る。
本実施形態による射出成形機の制御装置の動作について図7を用いて説明する。図7は、本実施形態による射出成形機の制御装置の動作の例を示すフローチャートである。ステップS1〜S5によって計量工程が構成される。ステップS6〜S13によって減圧工程が構成される。
ステップS1において、計量制御部74は、計量条件に基づいて、スクリュ28を順回転させる。計量条件は、計量条件記憶部94から読み出され得る。この後、ステップS2に遷移する。
ステップS2において、計量制御部74は、樹脂の圧力を計量圧力P1に維持しながらスクリュ28を後退させる。この後、ステップS3に遷移する。
ステップS3において、計量制御部74は、スクリュ28の前後方向における位置を取得する。この後、ステップS4に遷移する。
ステップS4において、スクリュ28が計量位置に到達したか否かを判定する。スクリュ28が計量位置に到達した場合(ステップS4においてYES)、ステップS5に遷移する。スクリュ28が計量位置に到達していない場合(ステップS4においてNO)、ステップS4が繰り返される。
ステップS5において、計量制御部74は、スクリュ28の順回転と後退とを停止させる。この後、ステップS6に遷移する。
ステップS6において、逆回転制御部76は、逆回転条件に基づいて、スクリュ28を逆回転させる。逆回転条件は、逆回転条件記憶部96から読み出され得る。この後、ステップS7に遷移する。
ステップS7において、圧力取得部72は、スクリュ28の逆回転が停止した際の樹脂の圧力を取得する。この後、ステップS8に遷移する。
ステップS8において、決定部82は、補正関数テーブル100に規定された複数の補正関数のうちから樹脂の圧力に応じていずれかの補正関数を決定する。この後、ステップS9に遷移する。
ステップS9において、決定部82は、パラメータテーブル102を参照することにより、射出成形機10の機種又はスクリュ28の径に応じたパラメータA、Bを取得する。これにより、補正関数のパラメータA、Bが決定される。この後、ステップS10に遷移する。
ステップS10において、補正量算出部78は、逆回転条件に対する補正量を算出する。より具体的には、補正量算出部78は、スクリュ28の逆回転が停止した際に圧力取得部72によって取得された樹脂の圧力と、補正関数とに基づいて、逆回転条件に対する補正量を算出する。この後、ステップS11に遷移する。
ステップS11において、補正量算出部78は、算出した補正量を補正量記憶部90に記憶する。この後、ステップS12に遷移する。
ステップS12において、補正処理部80は、以下のようにして、逆回転条件に対して補正を行う。即ち、まず、補正処理部80は、補正量算出部78によって算出された補正量を補正量記憶部90から読み出す。また、補正処理部80は、今回の射出成形の際の逆回転条件を逆回転条件記憶部96から読み出す。補正処理部80は、補正量記憶部90から読み出した補正量に基づいて、逆回転条件記憶部96から読み出した逆回転条件を補正する。補正処理部80は、補正することにより得られた逆回転条件を逆回転条件記憶部96に記憶する。こうして、逆回転条件が更新される。補正された逆回転条件、即ち、更新された逆回転条件は、次回の射出成形において用いられ得る。この後、ステップS13に遷移する。
ステップS13において、表示制御部84は、補正された逆回転条件を表示部66に表示する。こうして、図7に示す処理が完了する。
図8A〜図8Eは、本実施形態による射出成形機の制御装置の動作の例を示すタイミングチャートである。図8Aには、スクリュ28の後退速度の例が示されている。図8Bには、スクリュ28の回転速度の例が示されている。図8C〜図8Eには、樹脂の圧力の例が示されている。図8Cには、減圧工程が完了した際における樹脂の圧力が過度に高い場合の例が示されている。図8Dには、減圧工程が完了した際における樹脂の圧力が適度である場合の例が示されている。図8Eには、減圧工程が完了した際における樹脂の圧力が過度に低い場合の例が示されている。図8A〜図8Eにおける横軸は、時間を示している。図8Aにおける縦軸は、スクリュ28の後退速度を示している。図8Bにおける縦軸は、スクリュ28の回転速度を示している。図8C〜図8Eにおける縦軸は、樹脂の圧力を示している。
タイミングt0は、計量工程が開始されるタイミングを示している。図8Aに示すように、スクリュ28の後退速度は、タイミングt0において上昇し始める。また、図8Bに示すように、スクリュ28の回転速度は、タイミングt0において上昇し始める。また、図8C〜図8Eに示すように、樹脂の圧力は、タイミングt0において上昇し始める。この後、図8Bに示すように、スクリュ28の回転速度は、計量条件によって指定された計量回転速度に到達する。また、図8C〜図8Eに示すように、樹脂の圧力は、計量条件によって指定された計量圧力P1に到達する。スクリュ28の後退速度は、樹脂の圧力が計量圧力P1に維持されるように制御される。
タイミングt1は、スクリュ28が計量位置に到達するタイミングを示している。
図8Aに示すように、タイミングt1以降において、スクリュ28の後退速度が急激に低下し、やがて、スクリュ28の後退速度はゼロとなる。また、図8Bに示すように、タイミングt1以降において、スクリュ28の回転速度が急激に低下し、やがて、スクリュ28の回転速度はゼロとなる。タイミングt2は、スクリュ28の回転速度がゼロとなるタイミングである。タイミングt0からタイミングt2までの期間が、計量工程に対応している。タイミングt1からタイミングt2までの期間において、樹脂の圧力は、図8C〜図8Eに示すように、上昇する。タイミングt1からタイミングt2までの期間に樹脂の圧力がこのように上昇するのは、樹脂の圧送が継続されているためである。このため、チェックシート48に対して前方向側(計量領域)の部位には、適正量を超える樹脂が溜められることとなる。
図8Bに示すように、タイミングt2において、スクリュ28の逆回転が開始される。このため、図8C〜図8Eに示すように、タイミングt2以降においては、樹脂の圧力が徐々に低下する。スクリュ28が逆回転すると、シリンダ26内において樹脂の逆流が生じ、計量領域の樹脂量が適正量に近づいていく。こうして、減圧工程が行われる。
図8Bにおいて一点鎖線で示すように、スクリュ28の逆回転が比較的早いタイミングt3で停止した場合には、図8Cに示すように、スクリュ28の逆回転が停止した際における樹脂の圧力は過度に高くなる。
図8Bにおいて実線で示すように、スクリュ28の逆回転が適度なタイミングt4で停止した場合には、図8Dに示すように、スクリュ28の逆回転が停止した際における樹脂の圧力は適度となる。
図8Bにおいて破線で示すように、スクリュ28の逆回転が比較的遅いタイミングt5で停止した場合には、図8Eに示すように、スクリュ28の逆回転が停止した際における樹脂の圧力は過度に低くなる。
図8Cに示すように、スクリュ28の逆回転が停止した際における樹脂の圧力が過度に高い場合には、スクリュ28の逆回転が停止した際における樹脂の圧力が低くなるように逆回転条件が補正される。例えば、逆回転条件がスクリュ28の回転量を指定している場合には、スクリュ28の回転量が大きくなるように逆回転条件が補正され得る。また、逆回転条件がスクリュ28の回転加速度を指定している場合には、スクリュ28の回転加速度が大きくなるように逆回転条件が補正され得る。また、逆回転条件がスクリュ28の回転速度を指定している場合には、スクリュ28の回転速度が大きくなるように逆回転条件が補正され得る。また、逆回転条件がスクリュ28の回転時間を指定している場合には、スクリュ28の回転時間が長くなるように逆回転条件が補正され得る。
図8Dに示すように、スクリュ28の逆回転が停止した際における樹脂の圧力が適度である場合には、逆回転条件に対する補正は不要となる。
図8Eに示すように、スクリュ28の逆回転が停止した際における樹脂の圧力が過度に低い場合には、スクリュ28の逆回転が停止した際における樹脂の圧力が高くなるように逆回転条件が補正される。例えば、逆回転条件がスクリュ28の回転量を指定している場合には、スクリュ28の回転量が小さくなるように逆回転条件が補正され得る。また、逆回転条件がスクリュ28の回転加速度を指定している場合には、スクリュ28の回転加速度が小さくなるように逆回転条件が補正され得る。また、逆回転条件がスクリュ28の回転速度を指定している場合には、スクリュ28の回転速度が小さくなるように逆回転条件が補正され得る。また、逆回転条件がスクリュ28の回転時間を指定している場合には、スクリュ28の回転時間が短くなるように逆回転条件が補正され得る。
このように、本実施形態によれば、スクリュ28の逆回転が停止した際に圧力取得部72によって取得されたシリンダ26内の樹脂の圧力と、予め決定された補正関数とに基づいて、逆回転条件に対する補正量が算出される。そして、算出された補正量に基づいて逆回転条件が補正される。このため、本実施形態によれば、適切な逆回転条件でスクリュ28の逆回転を行うことができ、ひいては、成形不良の発生を防止することができる。従って、本実施形態によれば、良好な成形品を得ることが可能な射出成形機10の制御装置20を提供することが可能となる。
本発明についての好適な実施形態を上述したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。
例えば、上記実施形態では、射出成形機10がインライン式射出成形機である場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、射出成形機10が、プリプラ式射出成形機(スクリュプリプラ式射出成形機)であってもよい。
また、上記実施形態では、第1駆動装置32にサーボモータ52aが備えられており、第2駆動装置34にサーボモータ52bが備えられている場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第1駆動装置32に、油圧シリンダ、油圧モータ等が備えられていてもよい。また、第2駆動装置34に、油圧シリンダ、油圧モータ等が備えられていてもよい。
上記実施形態をまとめると以下のようになる。
射出成形機(10)の制御装置(20)は、樹脂を入れるシリンダ(26)と、前記シリンダ内で進退及び回転するスクリュ(28)とを備え、前記スクリュを順回転させながら所定の計量位置まで後退させることで前記シリンダ内の前記樹脂を溶融しつつ計量する射出成形機の制御装置であって、前記シリンダ内の前記樹脂の圧力を取得する圧力取得部(72)と、前記スクリュを前記計量位置まで後退させた後、前記樹脂の圧力を下げるように予め決定された逆回転条件に基づいて前記スクリュを逆回転させる逆回転制御部(76)と、前記スクリュの前記逆回転が停止した際に前記圧力取得部によって取得された前記シリンダ内の前記樹脂の圧力と、予め決定された補正関数とに基づいて、前記逆回転条件に対する補正量を算出する補正量算出部(78)と、前記補正量算出部によって算出された前記補正量に基づいて前記逆回転条件を補正する補正処理部(80)と、を備える。このような構成によれば、スクリュの逆回転が停止した際に圧力取得部によって取得されたシリンダ内の樹脂の圧力と、予め決定された補正関数とに基づいて、逆回転条件に対する補正量が算出される。そして、算出された補正量に基づいて逆回転条件が補正される。このため、このような構成によれば、適切な逆回転条件でスクリュの逆回転を行うことができ、ひいては、成形不良の発生を防止することができる。従って、このような構成によれば、良好な成形品を得ることが可能な射出成形機の制御装置を提供することが可能となる。
前記補正関数は、多項式関数又は有理関数であってもよい。
前記樹脂の圧力に応じた複数の前記補正関数が規定された補正関数テーブル(100)を記憶する補正関数テーブル記憶部(86)と、前記複数の補正関数のうちから前記樹脂の圧力に応じていずれかの補正関数を決定する決定部(82)と、を更に備え、前記補正量算出部は、前記決定部によって決定された前記補正関数を用いて前記補正量を算出するようにしてもよい。このような構成によれば、複数の補正関数のうちから選択された的確な補正関数が用いられるため、補正量を的確に算出することができる。
前記射出成形機の機種又は前記スクリュの径に応じた前記補正関数のパラメータ(A、B)が規定されたパラメータテーブル(102a、102b)を記憶するパラメータテーブル記憶部(88)を更に備え、前記補正量算出部は、前記射出成形機の前記機種又は前記スクリュの前記径に応じた前記パラメータが用いられた前記補正関数を用いて前記補正量を算出するようにしてもよい。このような構成によれば、射出成形機の機種又はスクリュの径に応じたパラメータが用いられるため、射出成形機の機種又はスクリュの径に応じて補正量を的確に算出することができる。
前記逆回転条件は、前記スクリュの回転量、前記スクリュの回転加速度、前記スクリュの回転速度、及び、前記スクリュの回転時間のうちの少なくともいずれかを指定するようにしてもよい。
前記補正量算出部によって算出された前記補正量を記憶する補正量記憶部(90)を更に備え、前記補正処理部は、今回の射出成形の際に前記補正量記憶部に記憶された前記補正量に基づいて今回の前記射出成形における前記逆回転条件を補正することにより得られる逆回転条件を、次回の射出成形における逆回転条件として決定するようにしてもよい。このような構成によれば、次回の射出成形が的確な逆回転条件で行われるため、良好な成形品を次回に取得することができる。
前記補正量、又は、補正された前記逆回転条件を表示部(66)に表示する表示制御部(84)を更に有するようにしてもよい。このような構成によれば、補正量、又は、補正された逆回転条件をユーザが把握することが可能となる。
射出成形機の制御方法は、樹脂を入れるシリンダと、前記シリンダ内で進退及び回転するスクリュとを備え、前記スクリュを順回転させながら所定の計量位置まで後退させることで前記シリンダ内の前記樹脂を溶融しつつ計量する射出成形機の制御方法であって、前記スクリュを前記計量位置まで後退させた後、前記樹脂の圧力を下げるように予め決定された逆回転条件に基づいて前記スクリュを逆回転させるステップ(S6)と、前記スクリュの前記逆回転が停止した際の前記シリンダ内の前記樹脂の圧力を取得するステップ(S7)と、前記スクリュの前記逆回転が停止した際に取得された前記シリンダ内の前記樹脂の圧力と、予め決定された補正関数とに基づいて、前記逆回転条件に対する補正量を算出するステップ(S10)と、算出された前記補正量に基づいて前記逆回転条件を補正するステップ(S12)と、を有する。
前記補正関数は、多項式関数又は有理関数であるようにしてもよい。
前記樹脂の圧力に応じた複数の前記補正関数が規定された補正関数テーブルが補正関数テーブル記憶部に記憶されており、前記補正関数テーブルに記憶された前記複数の補正関数のうちから前記樹脂の圧力に応じていずれかの補正関数を決定する決定ステップ(S8)を更に有し、前記補正量を算出するステップでは、前記決定ステップにおいて決定された前記補正関数を用いて前記補正量を算出するようにしてもよい。
前記射出成形機の機種又は前記スクリュの径に応じた前記補正関数のパラメータが規定されたパラメータテーブルがパラメータテーブル記憶部に記憶されており、前記射出成形機の前記機種又は前記スクリュの前記径に応じた前記補正関数の前記パラメータを前記パラメータテーブルに基づいて取得する取得ステップ(S9)を更に有し、前記補正量を算出するステップでは、前記取得ステップにおいて取得された前記パラメータが用いられた前記補正関数を用いて前記補正量を算出するようにしてもよい。
前記逆回転条件は、前記スクリュの回転量、前記スクリュの回転加速度、前記スクリュの回転速度、及び、前記スクリュの回転時間のうちの少なくともいずれかを指定するようにしてもよい。
算出された前記補正量を補正量記憶部に記憶するステップ(S11)を更に有し、前記逆回転条件を補正するステップでは、今回の射出成形の際に前記補正量記憶部に記憶された前記補正量に基づいて今回の前記射出成形における前記逆回転条件を補正することにより得られる逆回転条件を、次回の射出成形における逆回転条件として決定するようにしてもよい。
算出された前記補正量を表示部に表示するステップ(S13)を更に有するようにしてもよい。
10:射出成形機 12:金型
14:型締めユニット 16:射出ユニット
18:機台 20:制御装置
22:ベース 24:ガイドレール
26:シリンダ 28:スクリュ
30:圧力センサ 32:第1駆動装置
34:第2駆動装置 36:ホッパ
38:ヒータ 40:ノズル
42:フライト部 44:流路
46:スクリュヘッド 48:チェックシート
50:逆流防止リング 52a、52b:サーボモータ
54a、54b:駆動プーリ 56、62:従動プーリ
58a、58b:ベルト部材 60a、60b:センサ
61:ボールネジ 63:ナット
64:記憶部 66:表示部
68:操作部 70:演算部
72:圧力取得部 74:計量制御部
76:逆回転制御部 78:補正量算出部
80:補正処理部 82:決定部
84:表示制御部 86:補正関数テーブル記憶部
88:パラメータテーブル記憶部 90:補正量記憶部
92:圧力記憶部 94:計量条件記憶部
96:逆回転条件記憶部 100:補正関数テーブル
102a、102b:パラメータテーブル

Claims (14)

  1. 樹脂を入れるシリンダと、前記シリンダ内で進退及び回転するスクリュとを備え、前記スクリュを順回転させながら所定の計量位置まで後退させることで前記シリンダ内の前記樹脂を溶融しつつ計量する射出成形機の制御装置であって、
    前記シリンダ内の前記樹脂の圧力を取得する圧力取得部と、
    前記スクリュを前記計量位置まで後退させた後、前記樹脂の圧力を下げるように予め決定された逆回転条件に基づいて前記スクリュを逆回転させる逆回転制御部と、
    前記スクリュの前記逆回転が停止した際に前記圧力取得部によって取得された前記シリンダ内の前記樹脂の圧力と、予め決定された補正関数とに基づいて、前記逆回転条件に対する補正量を算出する補正量算出部と、
    前記補正量算出部によって算出された前記補正量に基づいて前記逆回転条件を補正する補正処理部と、
    を備える、射出成形機の制御装置。
  2. 請求項1に記載の射出成形機の制御装置において、
    前記補正関数は、多項式関数又は有理関数である、射出成形機の制御装置。
  3. 請求項1又は2に記載の射出成形機の制御装置において、
    前記樹脂の圧力に応じた複数の前記補正関数が規定された補正関数テーブルを記憶する補正関数テーブル記憶部と、
    前記複数の補正関数のうちから前記樹脂の圧力に応じていずれかの補正関数を決定する決定部と、を更に備え、
    前記補正量算出部は、前記決定部によって決定された前記補正関数を用いて前記補正量を算出する、射出成形機の制御装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の射出成形機の制御装置において、
    前記射出成形機の機種又は前記スクリュの径に応じた前記補正関数のパラメータが規定されたパラメータテーブルを記憶するパラメータテーブル記憶部を更に備え、
    前記補正量算出部は、前記射出成形機の前記機種又は前記スクリュの前記径に応じた前記パラメータが用いられた前記補正関数を用いて前記補正量を算出する、射出成形機の制御装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の射出成形機の制御装置において、
    前記逆回転条件は、前記スクリュの回転量、前記スクリュの回転加速度、前記スクリュの回転速度、及び、前記スクリュの回転時間のうちの少なくともいずれかを指定する、射出成形機の制御装置。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の射出成形機の制御装置において、
    前記補正量算出部によって算出された前記補正量を記憶する補正量記憶部を更に備え、
    前記補正処理部は、今回の射出成形の際に前記補正量記憶部に記憶された前記補正量に基づいて今回の前記射出成形における前記逆回転条件を補正することにより得られる逆回転条件を、次回の射出成形における逆回転条件として決定する、射出成形機の制御装置。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の射出成形機の制御装置において、
    前記補正量、又は、補正された前記逆回転条件を表示部に表示する表示制御部を更に有する、射出成形機の制御装置。
  8. 樹脂を入れるシリンダと、前記シリンダ内で進退及び回転するスクリュとを備え、前記スクリュを順回転させながら所定の計量位置まで後退させることで前記シリンダ内の前記樹脂を溶融しつつ計量する射出成形機の制御方法であって、
    前記スクリュを前記計量位置まで後退させた後、前記樹脂の圧力を下げるように予め決定された逆回転条件に基づいて前記スクリュを逆回転させるステップと、
    前記スクリュの前記逆回転が停止した際の前記シリンダ内の前記樹脂の圧力を取得するステップと、
    前記スクリュの前記逆回転が停止した際に取得された前記シリンダ内の前記樹脂の圧力と、予め決定された補正関数とに基づいて、前記逆回転条件に対する補正量を算出するステップと、
    算出された前記補正量に基づいて前記逆回転条件を補正するステップと、
    を有する、射出成形機の制御方法。
  9. 請求項8に記載の射出成形機の制御方法において、
    前記補正関数は、多項式関数又は有理関数である、射出成形機の制御方法。
  10. 請求項8又は9に記載の射出成形機の制御方法において、
    前記樹脂の圧力に応じた複数の前記補正関数が規定された補正関数テーブルが補正関数テーブル記憶部に記憶されており、
    前記補正関数テーブルに記憶された前記複数の補正関数のうちから前記樹脂の圧力に応じていずれかの補正関数を決定する決定ステップを更に有し、
    前記補正量を算出するステップでは、前記決定ステップにおいて決定された前記補正関数を用いて前記補正量を算出する、射出成形機の制御方法。
  11. 請求項8〜10のいずれか1項に記載の射出成形機の制御方法において、
    前記射出成形機の機種又は前記スクリュの径に応じた前記補正関数のパラメータが規定されたパラメータテーブルがパラメータテーブル記憶部に記憶されており、
    前記射出成形機の前記機種又は前記スクリュの前記径に応じた前記補正関数の前記パラメータを前記パラメータテーブルに基づいて取得する取得ステップを更に有し、
    前記補正量を算出するステップでは、前記取得ステップにおいて取得された前記パラメータが用いられた前記補正関数を用いて前記補正量を算出する、射出成形機の制御方法。
  12. 請求項8〜11のいずれか1項に記載の射出成形機の制御方法において、
    前記逆回転条件は、前記スクリュの回転量、前記スクリュの回転加速度、前記スクリュの回転速度、及び、前記スクリュの回転時間のうちの少なくともいずれかを指定する、射出成形機の制御方法。
  13. 請求項8〜12のいずれか1項に記載の射出成形機の制御方法において、
    算出された前記補正量を補正量記憶部に記憶するステップを更に有し、
    前記逆回転条件を補正するステップでは、今回の射出成形の際に前記補正量記憶部に記憶された前記補正量に基づいて今回の前記射出成形における前記逆回転条件を補正することにより得られる逆回転条件を、次回の射出成形における逆回転条件として決定する、射出成形機の制御方法。
  14. 請求項8〜13のいずれか1項に記載の射出成形機の制御方法において、
    算出された前記補正量を表示部に表示するステップを更に有する、射出成形機の制御方法。
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