JP2719846B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、原料落下を自動化した射出成形機の改良に
関するものである。

（従来の技術） 射出成形機には原料を自然落下させるタイプとフィー
ドスクリュによって原料を落下させるタイプとがある。
前者はいわゆる直付けタイプのホッパ（または直付けホ
ッパ）とよばれるもので、原料をメインスクリュの動作
に応じてホッパから原料落下口に落下させる。これに対
して後者はフィードスクリュを駆動することによって、
所望量の原料をホッパから原料落下口に落下させるもの
で、フィードスクリュの動作を制御することによって原
料落下の自動化が図られている。上記直付けタイプのホ
ッパを設けた射出成形機の場合にはホッパから原料落下
口にかけて多大な原料が充満していることから、この原
料は可塑化時における脱気を阻害し易い。また、この種
の射出成形機にホッパローダおよびホッパドライヤが設
けられている場合、これらの装置の作動中にホッパ内に
循環風が発生することから、循環風の圧力によってさら
に可塑化時における上記脱気の円滑化が妨げられる。こ
のように上記直付けタイプのホッパを設けた射出成形機
にあっては、可塑化時における上記脱気の円滑化は困難
である。

（発明が解決しようとする課題） 他方フィードスクリュによって原料を落下させるタイ
プの射出成形機は上記直付けタイプのホッパを設けた場
合と比較して脱気は行い易いものの、適切な原料落下量
いいかえればフィードスクリュの回転数を把握するには
熟練を要する。たとえばフィードスクリュの回転数が適
正値より少ない場合には原料落下量が規定より少なくな
り、サージング現象が発生して原料焼けを招く。他方フ
ィードバックスクリュの回転数が適正値より多い場合に
は、原料落下量は規定より多くなることから、脱気不良
を発生させ易い。これにより均質な過疎化樹脂を得るこ
とが困難になり成形不良品が発生する。

そこで本発明は原料の種別に応じてフィードスクリュ
を制御することにより適切な量の原料を落下させる射出
成形機の提供を目的としたのである。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成するために第１図に示すよう
に、少なくともフィードスクリュ３の単位回転当りの原
料落下量Qf、フィードスクリュ３の回転数Nf、メインス
クリュ２の回転数Nmおよびメインスクリュ２の単位回転
当りの原料送り量Qmを制御データとして設定するための
設定器６と、設定器６によって設定された各制御データ
に基いてメインスクリュ２の回転数Nmに対応したフィー
ドスクリュ３の回転数Nfを演算する回転数演算回路７
と、回転数演算回路７によって演算されたフィードスク
リュ３の回転数Nfに基いてフィードスクリュ３を回転制
御するスクリュ制御回路８とを設けた構成としている。

また各ショットにおける計量時間をサンプリングする
サンプリング回路13と、サンプリング回路13にサンプリ
ングされた計量時間Asの平均値を演算する平均演算回
路19と、平均演算回路19によって演算された平均値お
よび新たにサンプリングされた計量時間Bsを比較演算す
る比較演算回路14とを設け、スクリュ制御回路８は比較
演算回路14によって演算された比較演算値および回転数
演算回路７によって演算されたフィードスクリュ３の回
転数Nfに基いてフィードスクリュ３を回転制御する構成
を備えている。

さらにまたフィードスクリュ３による原料落下量がス
クリュ制御回路８によって直付けホッパを設けた場合の
原料落下量の９割に定められた構成を備えている。

（作 用） 本発明は上記のように構成したので、回転数演算回路
７は設定器６によって設定された各制御データに基い
て、メインスクリュ２の回転数Nmに対応したフィードス
クリュ３の回転数Nfを演算する。そしてスクリュ制御回
路８は回転数演算回路７によって演算されたフィードス
クリュ３の回転数Nfに基いて、フィードスクリュ３を回
転制御する。

また平均演算回路19はサンプリング回路13によってサ
ンプリングされた計量時間Asの平均値を各ショット毎
に演算し、比較演算回路14は、サンプリング回路13が新
たにサンプンリングした計量時間Bsおよび計量時間の平
均値を比較演算する。そして回転数演算回路７および
スクリュ制御回路８は比較演算回路14により演算された
比較演算値に基いてフィードスクリュ３を回転制御す
る。

さらにフィードスクリュ３はスクリュ制御回路８によ
って、直付けホッパを設けた場合の原料落下量の９割の
原料を落下させることができる。

（実施例） 以下に、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。第１図において、１は本発明の射出成形機を示
しており、射出成形機１にはメインスクリュ２およびフ
ィードスリュ３が設けられ、この射出成形機１は成形品
の原料をフィードスクリュ３の起動によりメインスクリ
ュ２に供給するタイプのものである。メインスクリュ２
およびフィードスリュ３には回転数検出器4,5が接続さ
れており、回転数検出器４はメインスクリュ２の回転数
Nmを検出するためのものであり、回転数検出器５はフィ
ードスクリュ３の回転数Nfを検出するためのものであ
る。

６は設定器を示しており、設定器６はキーボードから
構成され、７で示した回転数演算回路７に接続されてい
る。設定器６は成形品に対応して射出成形機１を自動制
御するために、フィードスクリュ３の単位回転当りの原
料落下量Qf、フィードスクリュ３の回転数Nf、メインス
クリュ２の回転数Nmおよびメインスクリュ２の単位回転
当りの原料送り量Qmからなる制御データなどを設定する
ものである。設定器６にはそのほかに背圧、充填速度お
よび保持圧力に係る制御データなどを設定することがで
き、制御データは後述する設定メニュー（第２図参照）
に基いて設定され、設定された各種の制御データは回転
数演算回路７に入力される。

回転数演算回路７は設定器６によって設定された上記
各制御データに適宜演算処理を施して、メインスクリュ
２の回転数Nmに対応したフィードスクリュ３の回転数Nf
を演算するためのものである。ここでいうフィードスク
リュ３の回転数Nfとは、計量の終了から射出の開始まで
に原料落下を完了させるためのフィードスクリュ３の回
転数Nf（rpm）であり、すなわち、 Nf＝（Qm×Nm/Qf）×ｋ … k;定数 の式で表わされる。なお定数ｋは原料のかさばりを示
したいわゆるバルクファクタで、原料の形状および材質
に依存する。本実施例において回転数演算回路７は、計
量時間内に落下される原料の量を上記直付けタイプのホ
ッパを有する射出成形機１を基準、すなわち100％とし
てフィードスクリュ３の回転数Nfを演算する。

回転数演算回路７は図示を省略したCPUを主構成と
し、回転数演算回路７にはスクリュ制御回路８およびメ
モリ９が接続されている。メモリ９にはROMとRAMとが設
けられ、ROMには射出成形機１を自動制御するための制
御プログラム（第３図参照）と、この制御プログラムを
実行するための各種データおよび上記各制御データを設
定するための上記設定メニューとが格納されている。上
記制御プログラムには上記式に示したフィードスクリ
ュ３の回転数Nfを演算するための手順が含まれる。他方
メモリ９のRAMは上述した制御プログラムの実行に係る
演算のために一時的に使用される。なおフィードスクリ
ュ３の動作時間は回転数演算回路７に設けられたタイマ
（図示省略）によって計測される。このタイマは計量の
終了（サックバック設定時にはサックバックを含む）と
同時にスタートされ、タイムアップ時にはその旨が表わ
された信号を発生させ、この信号をスクリュ制御回路８
に入力する。

スクリュ制御回路８は主にメインスクリュ２およびフ
ィードスクリュ３を駆動するためのもので、回転数検出
器4,5、電動モータ10、射出シリンダ11、オイルモータ1
2、サンプリング回路13および比較演算回路14が接続さ
れている。スクリュ制御回路８は回転数演算回路７によ
って演算されたフィードスクリュ３の回転数Nfに基い
て、フィードスクリュ３を駆動することにより原料をメ
インスクリュ２に向けて落下させる。またスクリュ制御
回路８にはタイマ機能が備えられており、とくに成形時
における計量時間はサンプリング回路13に入力される。

スクリュ制御回路８は本実施例において、フィードス
クリュ３を駆動するためのフィードスクリュアンプ（図
示省略）に電圧制御信号を入力し、このフィードスクリ
ュアンプがフィードスクリュ３に印加する電圧を制御し
ている。すなわち上記フィードスクリュアンプがフィー
ドスクリュ３に印加する電圧を上昇させることに伴なっ
て、フィードスクリュ３の回転数Nfは増大する一方、同
印加電圧の下降させることに伴なってフィードスクリュ
３の回転数Nfは減少するのである。

またスクリュ制御回路８は比較演算回路14の演算結果
に基いてフィードスクリュ３の回転数Nfと、フィードス
クリュ３に印加する電圧とを適宜演算し、かつ、所定の
電圧制御信号を上記フィードスクリュアンプに入力する
ことによって、計量時間内いいかえれば可塑化タイム内
に次回ショットのための原料をフィードスクリュ３の駆
動により落下させる。

電動モータ10はスプロケット15,15およびチェーン16
を介してフィードスクリュ３に連結されており、スクリ
ュ制御回路８から入力される制御信号に応じて駆動速度
を任意に調製することができる。フィードスクリュ３が
電動モータ10によって駆動されることにより、原料はホ
ッパ17から原料落下口18を経てメインスクリュ２のフィ
ードゾーンｆに誘導される。

なお本実施例では原料落下口18の内壁でフィードスク
リュ３の直下に図示を省略したオーバーフロースイッチ
が設けられ、このオーバーフロースイッチはスクリュ制
御回路８に接続されている。上記オーバーフロースイッ
チは上記直付けタイプのホッパを有する射出成形機１の
原料落下量を基準として位置決めされ、本実施例では原
料落下口18のフィードスクリュ３の直下に配置されてい
る。このため所定量の原料が原料落下口18のフィードス
クリュ３直下まで堆積したとき、このオーバーフロース
イッチが開かれている状態にある接点を閉じることによ
って、その旨を表わす信号をスクリュ制御回路８に入力
する。

これに対して閉じた状態にオーバーフロースイッチの
接点は、可塑化の進行に基いて開かれることにより、そ
の旨を表わす信号がスクリュ制御回路８に入力される。
さらに上記オーバーフロースイッチは取り付け位置を変
更することにより、スクリュ制御回路８に入力される原
料の堆積量を表わす信号の入力タイミングを任意に変更
できるものとする。

射出シリンダ11およびオイルモータ12はスクリュ制御
回路８から入力される制御信号に基いて、メインスクリ
ュ２を駆動するものである。射出シリンダ11はメインス
クリュ２の前後進を制御する一方、オイルモータ12はメ
インスクリュ２の回転速度を制御し、駆動速度または駆
動量は任意に調整できる。

サンプリング回路13はスクリュ制御回路８から入力さ
れた計量時間を成形作業の各ショット毎にサンプリング
するためのものである。サンプリング回路13によってサ
ンプリングされた計量時間Asは一旦、図示を省略したサ
ンプリング回路13の内蔵メモリに格納されたのち、第１
図の19で示した平均演算回路（後述）と比較演算回路14
とに、その旨が表わされた信号として入力される。また
平均演算回路19は、サンプリング済の計量時間Asがサン
プリング回路13から入力される度に、計量時間Asの平均
値を演算して演算された平均値を比較演算回路14に
入力する。

さらにまた平均演算回路19は上記演算を実行するため
に内蔵メモリ（図示省略）を備えている。なお本実施例
では後述するs2に示すように、フィードスクリュ３を最
大回転数で駆動させたときに、原料が原料落下口18に落
下してからオーバーフローするまでに要する時間（以
下、単にオーバーフロー時間という）を初期値としてサ
ンプリングする。これによりサンプリング回路13は制御
プログラムの実行初期段階において、本実施例の射出成
形機１でもっとも短いオーバーフロー時間をサンプリン
グすることになる（いわゆるサンプリングホールド…後
述する第３図s10参照）。

比較演算回路14は平均演算回路19によって演算された
平均値および新たにサンプリングされた計量時間Bsを
各ショット毎に比較演算し、演算結果が表わされた信号
をスクリュ制御回路８に入力するためのものである。本
実施例において比較演算回路14は比較演算値として、平
均値とサンプリング済の計量時間Asとの商を演算し、
この比較演算値/Asが0.90以上、かつ、0.92以下であ
るか否か、すなわち比較演算回路14は比較演算値/As
が 0.90≦/As≦0.92 … で表わされた式の範囲にあるか否かを判定するのであ
る。

これによりフィードスクリュ３による原料落下量がス
クリュ制御回路８により、直付けホッパを有する射出成
形機１を基準としておよそ９割に定められることにな
る。そして比較演算回路14は比較演算値/Asが上記式
の範囲にあるか否かの判定をした信号をスクリュ制御
回路８に入力する。これによりスクリュ制御回路８はフ
ィードスクリュ３を回転制御するので、上記直付けタイ
プのホッパを有する射出成形機１を基準として９割程度
の量の原料が落下される。

とくに比較演算値/Asが上記式の範囲から外れて
いると判定された場合、比較演算回路14はその旨が表わ
された信号をスクリュ制御回路８に入力すると同時に、
比較演算値/Asが0.90未満であることが表わされた信
号または0.92より大きいことが表わされた信号のいずれ
かをスクリュ制御回路８に入力する。そしてスクリュ制
御回路８は式に基いて比較演算回路14により演算され
た比較演算値/Asと、回転数演算回路７によって演算
されたフィードスクリュ３の回転数Nfとに基いてフィー
ドスクリュ３を回転制御する。また比較演算回路14は上
記演算を実行するために内蔵メモリ（図示省略）を備え
ている。

なお上述した式は、フィードスクリュ３を有する形
式の射出成形機１の最適な原料落下量を直付けホッパを
設けた形式のものの最適の原料落下量に基いて算出する
ためのもので、上記式は実測値に基いている。

第１図で、20はフィードシリンダ、21はフランジ、22
は加熱筒、23はブロア、さらに24はノズルをそれぞれ示
している。また第１図に示したメインスクリュ２におい
て、ｃはメインスクリュ２のコンプレッションゾーン、
ｍはメインスクリュ２のメータリングゾーンを表わして
いる。

25は表示器で、表示器25は回転数演算回路７に接続さ
れたCRTディスプレイから構成されており、上述した設
定メニューを表示するためのものである。表示器25によ
って表示される上記設定メニューは、第２図に示したよ
うに、可塑化樹脂の計量制御に係るものである。また射
出成形機１の射出制御に係る設定メニューは説明を省略
する。表示器25は主に設定器６によって設定された各制
御データと、回転数演算回路７、スクリュ制御回路８お
よび比較演算回路14によって演算された演算値とが表示
される。また各制御データは射出成形機１の作動中、ス
クリュ制御回路８により射出成形作業の進行に応じて表
示器25に表示される。

つぎに本実施例の作動を第３図の流れ図について説明
する。まず所定の制御データが設定器６によって設定さ
れると、ステップs1において回転数演算回路７は自動演
算モードを設定したのち、s2でスクリュ制御回御８は上
述したフィードスクリュ３のフィードスクリュアンプに
電圧制御信号を入力し、フィードスクリュ３の印加電圧
を増大値Vmaxまで上昇させる。これによりフィードスク
リュ３が最大の回転数で起動されるので、原料は最短オ
ーバーフロー時間で原料落下口18に漸次落下する。つぎ
にs3ではオーバーフロースイッチの開閉に係る判定がな
される。すなわち原料が原料落下口18に漸次落下してフ
ィードスクリュ３の直下まで堆積すると、上記オーバー
フロースイッチの接点が閉じるので、スクリュ制御回路
８は原料が適量まで滞積したことを判定できる。

そしてs3において上記オーバーフロースイッチの接点
が閉じているときにはs4を実行する一方、そうでない場
合にはs2にジャンプし、上記オーバーフロースイッチの
接点が閉じるまでs2およびs3をループする。なおs3にお
ける原料落下量に係る判定は上記オーバーフロースイッ
チの接点開閉のみに限定されるものではない。たとえば
上述したタイマに予め計測時間を設定し、この計測時間
の計測が終了したか否かによって判定してもよい。この
場合、上記計測時間は所望の原料落下量、フィードスク
リュ３の単位回転当りの原料落下量Qfおよびフィードス
クリュ３の最大の回転数に基いて設定される。

つぎにs4でスクリュ制御回路８は上記フィードスクリ
ュアンプに電圧制御信号を入力してフィードスクリュ３
の印加電圧を0Vまで下降させる。これによりフィードス
クリュ３の回転が停止され現原料の落下は終了する。つ
づいてスクリュ制御回路８はs5においてメインスクリュ
２を回転駆動して可塑化を開始し、計量を完了させる。
このときスクリュ制御回路８は計量時間を計測し、計量
の完了と同時に計量時間が表わされた信号をサンプリン
グ回路13に入力する。これによりサンプリング回路13は
各ショット毎に計量時間をサンプリングすることができ
る。そしてサンプリング済の計量時間Asはたとえば第２
図の「Ａ」および「Ｂ」の各欄に示すように表示器25に
表示される。ただし本実施例ではサンプリング済の計量
時間Asの最大値の最小値とは表示器25に表示されない。

ついで回転数演算回路７はs6において予め設定器６に
よって設定済のメインスクリュ２の回転数Nm、フィード
スクリュ３の単位回転当りの原料落下量Qfおよびメイン
スクリュ２の単位回転当りの原料送り量Qmを読込んだの
ち、上記式および上記各制御データに基いてメインス
クリュ２の回転数Nmに対応したフィードスクリュ３の回
転数Nfを演算する。こののちスクリュ制御回路８はs7に
おいて、上記s6で演算されたフィードスクリュ３の回転
数Nfと、上記s2で印加された電圧の最大値Vmaxとに基い
て、フィードスクリュ３を回転数Nfで回転させるための
印加電圧Vfを演算する。なお本実施例において射出成形
機１は60Hzの交流電源によって駆動されるものとする。

つぎにs8では自動運転による成形作業が開始される。
そして計量時にスクリュ制御回路８は、上記s7で演算さ
れた印加電圧Vfが表わされた電圧制御信号を上記フィー
ドスクリュアンプに入力するので、フィードスクリュ３
は上記s6において演算された回転数Nfで回転制御される
（s9）。つぎにs10においては計量時間の実測値がサン
プリング回路13によってサンプリングされ、サンプリン
グ済の計量時間Asがサンプリング回路13の上記内蔵メモ
リに一時的に格納される。これとほぼ同時にサンプリン
グ済の計量時間Asが表わされた信号は、サンプリング回
路13によって平均演算回路19および比較演算回路14に入
力される。なお制御プログラムの実行初期段階では、オ
ーバーフロウ時間がサンプリング回路13によってサンプ
リングされる。

ついでs11で平均演算回路19は計量時間Asのサンプリ
ング回数ｎが予め設定されたショット回数ｘに達してい
るか否かを判定する。そしてサンプリング回数ｎがショ
ット回数Ｘに達している場合にはs12を実行し、そうで
ない場合にはs10およびs11をループする。s12ではサン
プリング済の計量時間Asの平均値が演算される。なお
上記ショット回数Ｘは本実施例において５回ないし９回
程度に定められている。

このs12では平均演算回路19は計量時間Asのサンプリ
ングの度に「１」をサンプリング回数ｎに加算してい
る。このため平均演算回路19はサンプリング済の計量時
間Asがサンプリング回路13から入力される度に、いいか
えれば各ショット毎に平均演算回路19がサンプリング済
の計量時間Asの平均値を演算することになる。また平
均演算回路19は上記平均値の演算終了毎に平均値が
表わされた信号を比較演算回路14に入力する。

つぎにスクリュ制御回路８はs13において、次回ショ
ットにおけるフィードスクリュ３の回転数Nfを得るため
のフィードスクリュ３への印加電圧Vnを演算する。本実
施例においてスクリュ制御回路８はs13で以下に示した
式を演算する。

Vn＝Vf−｛（Vmax ×a/100）ｎ｝ … 上記式において「a/100」はシステムパラメータで
百分率を表わし「a/100」は１（％）ないし９（％）程
度の範囲内に定められている。

つぎにs14でスクリュ制御回路８は、上記s13において
演算された印加電圧Vnに基いて電圧制御信号を上記フィ
ードスクリュアンプに入力する。これによりフィードス
クリュ３は所定の回転数Nfで回転制御されるため、新た
なショット分の原料が原料落下口18に落下される。そし
て比較演算回路14はs15で、サンプリング回路13が新た
にサンプリングした計量時間Bsおよび計量時間の平均値
を上記内蔵メモリに格納したのちs16を実行する。s16
で比較演算回路14は上記式に基いて比較演算をおこな
い、比較演算値/Asが上記式を満足している場合に
はs17を実行する一方、そうでない場合にはs13ないしs1
6をループする。これによりスクリュ制御回路８は上記
直付けタイプのホッパを有する射出成形機１の原料落下
量を基準としておよそ９割（0.90ないし0.92）の原料を
サンプリングすることにより常時落下させることにな
る。なおs13で上記式における「ａ」の値が大きすぎ
て、上記式における/Asの値が0.90より小さくなっ
た場合（式参照）、スクリュ制御回路８は上記式の
代りに Vn＝Vf＋｛（Vmax ×a/100）ｎ｝ … を演算する。

ついでs17においてスクリュ制御回路８はフィードス
クリュ３への現印加電圧Vn、いいかえれば現印加電圧Vn
によって起動されるフィードスクリュ３の回転数Nfを適
正値として上記内蔵メモリに格納し、表示器25にその旨
を表示する（第１図および第２図参照）。このうちs18
でスクリュ制御回路８は、原料落下の自動化に係る設定
が終了した旨を表示器25に表示したのち所定の射出制御
を行う。

（発明の効果） 本発明は上記のように構成したので、初心者または熟
練者に依存することなくフィードスクリュを適切な回転
数で回転制御することができるため、適量の原料が種別
に応じて原料落下口に落下される。したがってサージン
グ現象に起因した原料焼けおよび原料落下量の過多に起
因した脱気不良の発生を防止し、均質な可塑化樹脂を容
易に得ることができるので、成形品質を向上させるとと
もに安定した品質を得ることができる。

またサンプリング回路、比較演算回路および平均演算
回路を設けた構成とした場合、スクリュ制御回路および
回転数演算回路は実測値に基いてフィードスクリュを駆
動するので、回転制御がより綿密になされる。

さらにスクリュ制御回路は上記直付けタイプのホッパ
を有する射出成形機の原料落下量を基準として、原料を
サンプリング回路サンプリングすることにより常時落下
させることができる。これによりスクリュ制御回路は常
時最適な量の原料を落下させることができるので、安定
した成形品質を保持することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の要部構成を示したブロック
図、第２図は第１図の表示器に表示される設定メニュー
の例を示した図、第３図は第１図のメモリに格納された
制御プログラムの例を示した流れ図である。 １……射出成形機 ２……メインスクリュ ３……フィードスクリュ ６……設定器 ７……回転数演算回路 ８……スクリュ制御回路 13……サンプリング回路 14……比較演算回路 19……平均演算回路

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】メインスクリュと該メインスクリュに成形
   品の原料を供給するためのフィードスクリュとを有する
   射出成形機において、 少なくとも前記フィードスクリュの単位回転当たりの原
   料落下量、前記フィードスクリュの回転数、前記メイン
   スクリュの回転数および前記メインスクリュの単位回転
   当りの原料送り量を制御データとして設定するための設
   定器と、 該設定器によって設定された各制御データに基いて前記
   メインスクリュの回転数に対応したフイードスクリュの
   回転数を演算する回転数演算回路と、 該回転数演算回路によって演算された前記フィードスク
   リュの回転数に基いて前記フィードスクリュを回転制御
   するスクリュ制御回路とを設けたことを特徴とする射出
   成形機。
2. 【請求項２】各ショットにおける計量時間をサンプリン
   グするサンプリング回路と、 該サンプリング回路にサンプリングされた計量時間の平
   均値を演算する平均演算回路と、 該平均演算回路によって演算された平均値および新たに
   サンプリングされた計量時間を比較演算する比較演算回
   路とを設け、 前記スクリュ制御回路は前記比較演算回路によって演算
   された比較演算値および前記回転数演算回路によって演
   算されたフィードスクリュの回転数に基いて前記フィー
   ドスクリュを回転制御することを特徴とする請求項１に
   記載の射出成形機。
3. 【請求項３】前記フィードスクリュによる原料落下量が
   前記スクリュ制御回路によって直付けホッパを設けた場
   合の原料落下量の９割に定められていることを特徴とす
   る請求項２に記載の射出成形機。