JP2732143B2 - 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） 近年マイクロコンピュータの普及に伴なって、各分野
において自動化が進められている。射出成形機の場合も
例にもれない。射出成形機には原料をフィードスクリュ
によって落下させるタイプがある。この種の射出成形機
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ことができ
る。この原料落下量はフィードスクリュの単位回転当り
の供給量と、回転速度とに依存する。そこでこのような
射出成形機によって原料落下の自動化を図るためには、
予めフィードスクリュの単位回転当りの原料落下量、フ
ィードスクリュの回転数（rpm）、メインスクリュのス
トローク量およびメインスクリュの単位ストローク当り
の原料送り量などの制御データが必要とされる。これら
は設定器を介して射出成形機に設定され、設定された制
御データは制御装置に設けられたマイクロコンピュータ
によって一旦メモリに格納される。しかるのちマイクロ
コンピュータは予め定められたプログラムと上記各制御
データとに基いて、フィードスクリュを駆動することが
できる。

このように構成された従来の射出成形機は、まずフィ
ードスクリュを回転させることにより所定量の原料をメ
インスクリュのフィードゾーンに落下・供給する。つぎ
に制御装置はフィードスクリュの回転を停止させること
により原料の供給を停止する。供給された原料は回転駆
動されているメインスクリュによって徐々にメータリン
グゾーンの方向に搬送されながら可塑化が開始される。
そして原料はメインスクリュの剪断力とヒータからの熱
とによって溶融・混練され可塑化を完了させる。また可
塑化の進行に伴なってメインスクリュは後退されるが、
制御装置は必要に応じてメインスクリュに所定値の背圧
を付与する。

ついで射出が開始されるわけであるが、制御装置は射
出の進行中すなわちメインスクリュの前進中に、ふたた
びフィードスクリュを所定時間回転させる。このことに
より原料はフィードスクリュの回転に伴なってホッパか
ら原料落下口に漸次落下し、フィードゾーン上に漸次堆
積するが、堆積した原料はメインスクリュの前進によっ
てフィードゾーンにゆきわたることになる。これにより
次回ショットの原料はフィードスクリュの回転によって
射出中に供給される。

（発明が解決しようとする課題） このようにフィードスクリュを射出中に回転させた場
合、原料はホッパから原料落下口を経てメインスクリュ
に落下するまでに時間を必要とすることから、次回ショ
ット分の原料落下とメインスクリュの前進とには幾分か
のずれ（時間差）が発生する。このずれは射出前進とフ
ィードスクリュの回転とを同時に開始した場合において
も発生するので、原料が射出開始前後にフィードゾーン
の一部に供給されてないことになる。このためかかる状
況で可塑化した場合、原料がフィードゾーンに充満する
まで可塑化を進行できないので、単位時間当りのショッ
ト数を増加することが困難になる。

また射出時間が比較的短い場合には原料を良好な状態
でフィードゾーンに供給できない場合があり、このよう
なときには可塑化中にエアを巻き込み易くなるなどか
ら、均質な可塑化樹脂が得られないことになる。したが
って成形不良品が発生したり、メインスクリュが空回り
して焼き付くという問題を招いていた。

そこで本発明は射出の開始以前にフィードスクリュに
よる原料落下を完了す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のストローク
量S₀およびメインスクリュ２のフィードゾーンｆにおけ
る単位ストローク当りの原料送り量Q₁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成形品に対応したインジェク
ションフィード時間Tfを演算する時間演算回路７と、設
定器６によって設定されたフィードスクリュ３の回転数
Nfおよび時間演算回路７によって演算されたインジェク
ションフィード時間Tf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、少なくとも前記制御
データおよびインジェクションフィード時間Tf並びにフ
ィードスクリュ３の作動状況を表示する表示器22とを設
けた構成としている。

（作 用） 本発明は上記のように構成したので、時間演算回路７
は設定器６によって設定された各制御データに基づいて
インジェクションフィード時間Tfを演算する。そしてス
クリュ制御回路８はフィードスクリュ３をフィードスク
リュ３の回転数Nfおよびインジェクションフィード時間
Tfに基いて回転制御することにより、射出の開始以前に
原料落下を完了させることができる。このとき表示器22
は上記各制御データと時間演算回路７によって演算され
た演算値すなわちインジェクションフィード時間Tfとを
表示して目視確認を可能にする。

（実施例） 以下に、本発明の一実施例を図面に基いて詳細に説明
する。第１図は本発明の射出成形機を示しており、１は
射出成形機である。射出成形機１にはメインスクリュ２
およびフィードスクリュ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およびフィードスクリュ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で示した時間演算回路に接続されている。
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、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の計量ストローク量S₀およびフィードゾ
ーンｆにおけるメインスクリュ２のフィードゾーンｆに
おける単位ストローク当りの原料送り量Q₁からなる制御
データを設定するものである。設定器６にはそのほかに
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によ
って設定され、設定された各種の制御データは時間演算
回路７に入力される。

時間演算回路７は設定器６によって接された上記各制
御データに適宜演算処理を施して、成形品に対応したイ
ンジェクションフィード時間Tfを演算するためのもので
ある。ここでいうインジェクションフィード時間Tfと
は、計量の終了から射出の開始までにフィードスクリュ
３による原料落下を完了させるための所要時間であり、
すなわち Tf＝（Q₁×S₀×60/Qf×Nf）×ｋ … 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。

時間演算回路７は図示を省略したCPUを主構成とし、
時間演算回路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には不揮発性メモリ部分と
揮発性メモリ部分とが設けられ、不揮発性メモリ部分に
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４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
設定メニュー（第２図および第３図参照）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インジェク
ションフィード時間Tfを演算するための手順が含まれて
いる。他方メモリ９の揮発性メモリ部分は上述した制御
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。なおインジェクションフィード時間Tfは時間演算回
路７に設けられたインジェクションフィードタイマ（図
示省略）によって計測される。このインジェクションフ
ィード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およびオイルモータ1
2が接続されている。スクリュ制御回路８は時間演算回
路７によって演算されたインジェクションフィード時間
Tfに基いて、いいかえれば時間演算回路７の上記インジ
ェクションフィードタイマが駆動されている間だけ、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。また本実施例においてス
クリュ制御回路８はメインスクリュ２を駆動して、計量
が終了した時点でその旨が表わされた信号を時間演算回
路７に入力し、これにより時間演算回路７は上記インジ
ェクションフィードタイマをスタートさせる。

電動モータ10はスプロケット13,13およびチェーン14
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
を任意に調整することができる。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15から原料落下口16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。なお第１図において、17は
フィードシリンダ、18はフランジ、19は加熱筒、20はブ
ロア、さらに21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で、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。

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。

22は表示器で、表示器22は時間演算回路７に接続され
たCRTディスプレイから構成され、上述した設定メニュ
ーを表示する。表示器22によって表示される上記設定メ
ニューには、第２図に示した射出成形機１の射出制御に
係るものと、第３図に示した可塑化樹脂の計量制御に係
るものとがあり、表示機22には少なくとも設定器６によ
って設定された各制御データと、時間演算回路７および
スクリュ制御回路８によって演算された演算値とが表示
される。上記設定メニューには各制御データのほか、メ
インスクリュ２の回転数Nm、射出速度および射出圧力を
切り換える場合のメインスクリュ２の位置、射出シリン
ダ11の油圧、図示を省略した金型内樹脂圧、充填時間、
射出開始位置、メインスクリュ２の保持圧切換え位置、
メインスクリュ２の背圧、充填圧力、保持圧力および金
型内圧力などの表示欄があり、これらの数値が表示器22
によって表示される。

つぎに作動について説明する。時間演算回路７は、第
４図s1においてインジェクションフィード演算モードを
設定したのち、s2で射出成形機１が計量済であるか否か
を判断する。s2において射出成形機１が計量済でない場
合にはs2をループしながら計量の終了を待つ一方、計量
済である場合にはs3を実行する。s3で時間演算回路７は
予め入力済のメインスクリュ２の回転数Nmおよびメイン
スクリュ２のストローク量S₀を読込む。

しかるのち時間演算回路７はs4において、ストローク
量S₀に対するインジェクションフィード量Q_sをメインス
クリュ２のフィードゾーンｆにおける単位ストローク当
りの原料送り量Q₁に基いて演算する（Q_s＝Q₁×S₀）。つ
づいて時間演算回路７はs5において、設定器６によって
設定された各制御データに基いて、インジェクションフ
ィード時間Tf（＝（Q₁×S₀×60/Qf×Nf）×ｋ）を演算
する。

この演算結果が表わされた信号は時間演算回路７から
スクリュ制御回路８に入力される。これと同時にスクリ
ュ制御回路８はs6において、フィードスクリュ３を回転
数Nfで駆動開始させ、かつ上記インジェクションフィー
ドタイマをスタートさせる。このときスクリュ制御回路
８は回転数検出器５によってフィードスクリュ３の回転
数を検出している。

そしてスクリュ制御回路８は、インジェクションフィ
ードタイマがタイムアップするまで、s7をループしなが
らフィードスクリュ３を継続的に駆動させる。このとき
スクリュ制御回路８はメインスクリュ２の回転を停止さ
せ射出待機状態にあるため、次回ショット分の原料はホ
ッパ15からフィードスクリュ３によって原料落下口16を
落下・供給され、メインスクリュ２のフィードゾーン上
に漸次堆積し、射出の開始以前にフィードスクリュによ
る原料落下が完了する。

しかるのちインジェクションフィード時間Tfの計測が
終了すると、時間演算回路７はその旨が表わされた信号
をスクリュ制御回路８に入力し、これによりスクリュ制
御回路８はフィードスクリュ３の動作を停止させ、かつ
その旨を表示機22に表示する（s8）。この直後にスクリ
ュ制御回路８はメインスクリュ２を前進させ、射出を開
始すると、原料落下口16に堆積した次回ショット分の原
料は、メインスクリュ２のフィードゾーンｆに供給され
る。これにより射出開始直後に次回ショット分の可塑化
を開始することができる。また表示器22は上記各制御デ
ータとスクリュ制御回路８および時間演算回路７によっ
て演算された演算値とを目視によって確認可能にする。
さらにインジェクションフィード時間Tfを算出する代り
に、計量完了時にスタートするタイマをスクリュ制御回
路８に設け、このタイマのタイムアップ時にメインスク
リュ２を前進させるようにしてもよい。

（発明の効果） 本発明は以上のように構成したものなので、射出の開
始以前、すなわち計量の終了から射出の開始する時間内
に次回ショットのために所定料のフィードスクリュによ
る原料落下を完了させ、射出開始直後に次回ショット分
の可塑化を開始することができる。このことから原料を
射出中に良好な状態で供給できるため、成形品の品質を
向上させるのみではなく、メインスクリュのとくにメー
タリングゾーン付近における空回しに起因した焼き付き
が防止されることから、射出成形機の保守を容易にする
とともに寿命を伸ばすことができる。

【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２図と異る設定メニューの
例を示した図、第４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 4,5……回転数検出器 ６……設定器 ７……時間演算回路 ８……スクリュ制御回路 22……表示器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−84915（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−132624（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−111825（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】射出成形機に設けられたメインスクリュと
   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
   ードスクリュとを制御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
   クリュの計量ストローク量および前記メインスクリュの
   フィードゾーンにおける単位ストローク当りの原料送り
   量を制御データとして設定するための設定器と、前記制
   御データに基いて成形品に対応したインジェクションフ
   ィード時間を演算する時間演算回路と、前記設定器によ
   って設定されたフィードスクリュの回転数および時間演
   算回路によって演算されたインジェクションフィード時
   間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、少なくとも前記制御データおよびインジ
   ェクションフィード時間並びにフィードスクリュの作動
   状況を表示する表示器とを設けたことを特徴とする射出
   成形機。