JP2759476B2

JP2759476B2 - 射出成形機

Info

Publication number: JP2759476B2
Application number: JP1037329A
Authority: JP
Inventors: 菊夫渡辺; 光志吉岡
Original assignee: FUANATSUKU KK
Current assignee: FUANATSUKU KK
Priority date: 1989-02-18
Filing date: 1989-02-18
Publication date: 1998-05-28
Anticipated expiration: 2013-05-28
Also published as: JPH02217219A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野この発明は合成樹脂の成形品を量産する射出成形機に
関する。

従来技術射出成形機は金型を取り付けた型締ユニットに対向し
て、樹脂射出のための射出ユニットを備える。

射出ユニットは射出シリンダ内部にスクリューを有
し、この計量スクリュー（以下、スクリュー）は計量工
程時に回転しつつ後退して樹脂を溶融して計量し、射出
工程時に前進して計量された樹脂を金型内に射出する。

この際に樹脂はシリンダに取り付けたバンドヒーター
からの外部熱や計量時の圧縮・摩擦による内部発生熱で
加熱されるが、必要以上の加熱は樹脂の変質を招くの
で、樹脂がシリンダ内部に許容時間以上滞留しないよう
に設計されている。

また、電動式の射出成形機ではスクリューが設定スク
リューバック位置まで到達したとき計量工程の完了と
し、その間の計量時間はほぼ一定になるものとして、射
出成形機全体のサイクルタイムが設定されている。

しかし、実際には、前記スクリューの表面に対する使
用樹脂の粘着性から、スクリュー溝の隅などに付着した
ままで樹脂がシリンダ内に許容時間以上滞留することが
あり、前記樹脂の変質である、いわゆる、焼けが発生し
たり、あるいは分解ガスが発生して成形品に悪影響を与
えたり、また、計量時にはスクリューに背圧をかける関
係から樹脂の付着があると樹脂の計量時間が不安定にな
って射出成形機全体のサイクルタイムがバラつく、など
の原因となっている。

ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂等は金属に対す
る粘着性が高く、最初の計量工程が終了した段階ですで
にスクリューの表面に付着し残留することがある。

このような事態を防止するために、スクリュー表面を
ハードクロムメッキやチタン合金メッキなど樹脂との粘
着性が低い素材でコーテングするなどしているが、充分
な解決となっていない。

発明が解決しようとする課題この発明は射出ユニットにおける計量時、射出時の樹
脂の流動性を向上し、付着を防止する射出成形機の提供
を課題とする。

課題を解決するための手段射出ユニットのスクリューに射出成形機が備えた制御
装置によって振動を付与する。振動はスクリューの回転
方向とすることがある。

作用スクリューの振動は樹脂の流動性を増し、スクリュー
に対する付着を防止する。

実施例第２図は電動式射出成形機における射出ユニット１を
概略的に示し、射出シリンダ２に計量スクリュー３が嵌
挿され、該スクリュー３は射出用モータM1（サーボモー
タ）と伝達機構４（ギアやタイミングベルトなど）およ
びボールネジ・ナットによる回転・直線変換機構５を介
して接続され、さらに、計量用モータM2（同）と伝達機
構６（同）を介して接続されている。符号７は射出ノズ
ル、同８は原料ホッパーである。

すなわち、スクリュー３は射出用モータM1によりシリ
ンダ２内を前後に移動され、計量用モータM1により回転
駆動される。なお、スクリュー３の回転軸は駆動機構６
に対し摺動可能となっている。

射出用モータM1、計量用モータM2はそれぞれパルスコ
ーダ9,10を備えると共にNC制御装置11のサーボ回路S1,S
2に接続されている。

NC制御装置11は第３図に示す構成を備える。

すなわち、NC用マイクロプロセッサ（以下、CPUとい
う）100とプログラマブルマシンコントローラ（以下、P
MCという）用のCPU101を有し、PMC用CPU101には射出成
形機のシーケンス動作を制御するシーケンスプログラム
等を記憶したROM102とデータの一時記憶に用いられるRA
M103が接続され、NC用CPU100には射出成形機を全体的に
制御する管理プログラムを記憶したROM104および射出用
モータM1を駆動制御するサーボ回路S1がサーボインター
フェイス105を介して接続されている。

なお、通常、射出成形機のNC制御装置11はクランプ
用，スクリュー回転用，エジェクタ用等の各軸のサーボ
モータを回転するサーボ回路を備えているが第１図では
射出用モータM1、該モータM1のサーボ回路S1のみ図示し
ている。

また、符号106はバブルメモリやCMOSメモリで構成さ
れる不揮発性の共有RAMで、射出成形機の各動作を制御
するNCプログラム等を記憶するメモリ部と各種設定値，
パラメータ，マクロ変数を記憶する設定メモリ部とを有
する。

107はバスアービタコントローラ（以下、BACという）
で、該BAC107にはNC用CPU100及びPMC用CPU101,共有RAM1
06,入力回路108,出力回路109の各バスが接続され、該BA
C107によって使用するバスを制御するようになってい
る。また、110はオペレータパネルコントローラ111を介
してBAC107に接続されたCRT表示装置付手動データ入力
装置（以下、CRT/MDIという）であり、ソフトキーやテ
ンキー等の各種操作キーを操作することにより様々な指
令及び設定データの入力ができるようになっている。な
お、112はNC用CPU100にバス接続されたRAMでデータの一
時記憶等に利用されるものである。

サーボ回路S1は第１図に示す構成を備える。図はDCサ
ーボモータのサーボ回路の例で、エラーレジスタ210、
エラーレジスタ201の出力をD/A変換して速度指令電圧と
して出力するD/A変換器202、該速度指令電圧からパルス
コーダ３の出力パルスをF/V変換器206によってF/V変換
して得た検出電圧を減じて射出用モータM1の速度偏差を
求め、トルク指令に対応する電圧を出力する増幅器20
3、トルク指令電圧から射出用モータM1の駆動電流に対
応する電圧を減じてその偏差を増幅する増幅器204、お
よび電力増幅器205を備えた射出用モータM1の位置，速
度，トルクを制御する回路構成に、さらに、図示のよう
にF/V変換器206と増幅器203の間に振動付与手段200を備
えている。

なお、エラーレジスタ201はNC用CPU100からサーボイ
ンターフェイス105を介して出力される所定周期毎の分
配パルス、即ち、射出用モータM1への位置指令を加算す
る一方、射出用モータM1の回転変位に伴ってパルスコー
ダ９より出力されるパルスを減じ射出用モータM1の指令
位置に対する現在の位置偏差を出力するものである。

振動付与手段200は逆点電圧発生器208、発振器209、
スイッチ回路207から構成されている。

逆転電圧発生器208は速度偏差電圧とは逆の極性を有
する逆転電圧Vsを常時接点ａに印加するものである。な
お、この実施例では電圧Vsの設定調整は例えば手動によ
るなど、NC用CPUによる制御外においている。

発振器209は第４図のように比較的長い時間t1の低レ
ベル或は後に短い時間t2の高レベル或（電位差ｖ）とな
る矩形波の電圧を発振するもので、時間t1,t2および周
波数ｆの設定、調整は前記と同様にNC用CPUの制御外に
おかれているが、発振およびその停止は出力装置109か
らの指令による。

スイッチ回路207は、D/A変換器202の出力である速度
指令電圧からF/V変換器206の出力である検出電圧（パル
スコーダ９の出力パルスをF/V変換した電圧）を減じた
電圧が印加されている接点ｂ、逆転電圧発生回路208か
らの逆転電圧Vsが印加されている接点ａ、および増幅器
203側の接点ｃを備え、発振器209から伝達される設定さ
れた周波数ｆに基づく電圧変化を信号として接点ｃに対
し接点ａとｂを切換えて増幅器203に伝達できるように
なっている。

すなわち、スイッチ回路207は発振器からの電圧が前
記高レベル域となった時に接点をｂからａに切換えて時
間t2だけ維持し、低レベル域となった時、接点を逆にａ
からｂに切換えて時間t1だけ維持する。

なお、発振周波数ｆはスクリュー３に付与する必要が
ある振動数によって定められ、前記の時間t1,t2および
逆転電圧Vsの大きさは、時間t2と逆転電圧Vsの値によっ
て定まるスクリュー３の移動量（後退）が時間t1におけ
る該スクリュー３の移動量（前進）より大きくならない
よう定められる。

以上の構成において、NC制御装置11は、共有RAM106に
格納された射出成形機の各動作を制御するNCプログラム
および上記設定メモリ部に記憶された各種成形条件等の
パラメータやROM102に格納されているシーケンスプログ
ラムにより、PMC用CPU101がシーケンス制御を行いなが
ら、NC用CPU100が射出成形機のサーボ回路S1へサーボイ
ンターフェイス105を介してパルス分配し、射出成形機
を制御するものである。

射出工程が開始されると、PMC用CPU101は、まず、BAC
107を介して共有RAM106に射出開始フラグをセットし、N
C用CPU100による射出工程が開始される。

また、同時に出力回路109を介して発振器209が作動さ
れ、所定のタイミングで逆転電圧Vsが増幅器203に印加
され得る状態となる。

一方、NC用CPU100は、共有RAM106に射出開始フラグが
セットされたことを確認した後、直ちに、該共有RAM106
の設定メモリ部に設定記憶された各種成形条件のパラメ
ータ、即ち、射出速度や射出完了位置等に基づきサーボ
インターフェイス105を介して所定周期毎のパルス分配
処理を開始し、位置指令となる分配パルスをサーボ回路
S1に出力し、射出用モータM1の射出制御を開始する。

各分配パルスはエラーレジスタ201に加えられ、その
値がD/A変換されたD/A変換器202から速度指令電圧とし
て出力され、F/V変換器206によって速度偏差電圧とされ
る。そして、通常は増幅器203、増幅器204および電力増
幅器205を経て射出用モータM1に印加される。これによ
り、該モータM1は指令速度で回転することとなる。

しかし、この作動中に発振器209から所定の周期で、
高レベル域の電圧がスイッチ回路207に時間t2の間伝達
されるので、この間は接点がｂからａに切換えられ、逆
転電圧Vsによって射出用モータM1は逆転する。

したがって、射出用モータM1は発振器209による矩形
波が低レベル域にある時間t1の間、速度指令電圧に基づ
いた速度で一方向（前進）に回転した後、ついで時間t2
の間、逆転電圧Vsに対応した速度で逆方向に回転する
（後退）。

すなわち、スクリュー３は射出工程において、前進し
ては少し戻る作動となり、一部が重複する形の振動を行
いつつ、全体として前進する。

なお、射出工程の最初にいきなりスクリュー３が後退
（前記モータの逆転による）するのを防止するために、
タイマーによって発振器209の作動を、PMC用CPU101によ
る射出フラグのセット後NC用CPU100が開始したパルス分
配の数周期後から開始するようにしても良い。

そして、PMC用CPU101は、NC用CPU100による射出工程
のパルス分配処理が終了し、スクリュー３が射出完了位
置に到達しているか否かを判別し、射出完了位置に到達
していれば、NC用CPU100による射出工程を終了し、同時
に出力回路109を介して発振器209の作動を停止する。

ついで、射出ユニット１は従来と同様に保圧工程にお
ける処理を開始することとなる。

以上のように、実施例の射出成形機では射出工程時に
スクリュー３の周面が前後に振動しており、この振動に
よってスクリュー付近の樹脂が高い流動状態に維持され
るので、スクリュー溝などに樹脂の付着が見られず、射
出シリンダ内に樹脂が滞留しない。

また、流動性が増すことにより、計量中に樹脂の混練
が均等に行なわれる。

なお、この場合のスクリュー３の振動は約30Hz程度ま
で達成できる。

前記実施例の射出工程の場合について説明している
が、計量工程においても前記第２図におけるサーボ回路
S2の構成を前記サーボ回路S1と同様に構成することによ
って、スクリュー３に前記した一部が重複する形の振動
をその回転方向に付与することができる。

第５図は、第２の実施例でサーボ回路S1のエラーレジ
スタ201とD/A変換器202の間に他の振動付与手段210が設
けられている。

振動付与手段210は逆転量設定器211、発振器212およ
びスイッチ回路213からなる。

逆転量設定器211はエラーレジスタ201から出される設
定値と逆の極性を有する逆転設定値を常時接点ａに伝達
するものである。

なお、この実施例では逆転量（設定値）の設定調整は
例えば手動によるなど、CN用CPUによる制御外において
いる。

発振器212は第１、２の実施例の場合と同様であっ
て、比較的長い時間t1の低レベル域の後に短い時間t2の
高レベル域（電位差ｖ）となる矩形波の電圧を発振す
る。時間t1,t2および周波数ｆの設定、調整は前記と同
様にNC用CPUの制御外におかれているが、発振およびそ
の停止は出力回路109からの指令による。

スイッチ回路213は、エラーレジスタ201からの設定値
が伝達される接点ｂ、逆転量設定器211からの逆転設定
値が伝達される接点ａ、およびD/A変換器202側の接点ｃ
を備え、発振器212からの電圧が高レジスタ域となった
時に接点をｂからａに切換えて時間t2だけ維持し、ま
た、低レベル域となった時、接点を逆にａからｂに切換
えて時間t1だけを維持し、接点ｃに対し接点ａとｂを切
換えて、エラーレジスタ201からの設定値あるいは逆転
量設定器211からの逆転設定値をD/A変換器202に伝達で
きるようになっている。

なお、発振周波数ｆはスクリュー３に付与する必要が
ある振動数によって定められ、前記の時間t1,t2および
逆転設定値の大きさは、時間t2によって定まるスクリュ
ー３の後退量が、時間t1における該スクリュー３の前進
量より大きくならないよう定められる。

これにより第１実施例と同様の振動をスクリュー３に
付与することができる。

なお、以上の実施例において、接点がｂからａに切換
っている間、エラーレジスタ201ではNC用CPU100からの
分配パルスとパルスコーダ９からのフイードバックパル
スが加算され蓄積されるが、このパルスは次回に接点が
ａからｂに切換わったときに一度に出力される。そのた
め、逆転後の初回分配周期ではサーボモータの速度が通
常より大きくなることがある。

スクリュー３の表面に対する樹脂の粘着性や流動性が
振動によって改善される程度は、樹脂の種類と振動数で
異なり、様々な樹脂について効果の見られる範囲は30kH
z〜10Hzに亘る。

発明の効果射出成形機による成形作動中、射出シリンダ内の樹脂
が許容時間以上滞留して、“焼け”を生じたり、滞留に
よって成形のサイクルタイムにバラつきが生じたりする
ことがない。

射出成形機が備えた計量スクリューの前後と後退及び
回転を制御する制御装置でその一部として計量スクリュ
ーに振動を与えるので、キーボードなどの入力装置を用
いて振動を付与するタイミングなどのを調整し易く、射
出作業中の環境の変化や原料樹脂の変化などに対応しや
すい。

射出樹脂の均質性によって、成形品の品質が向上す
る。

振動は計量スクリューの前進、後退あるいは回転の１
形態として制御装置によって、いわば内部から付与され
るので、スクリューにおける振動が明確であり、樹脂を
剥離する作用が確実である。

また、計量スクリューをその回転方向に振動させる
と、スクリューの羽の基部に付着している樹脂を除去し
易い。

【図面の簡単な説明】

第１図は制御装置におけるサーボ回路の一例をしめすブ
ロック図、第２図は電動式射出成形機における射出ユニ
ットの概要を示す図、第３図は射出成形機の制御系の要
部を示すブロック図、第４図は発振器の発振態様を示す
図、第５図は第３実施例のサーボ回路ブロック図、であ
る。１……射出ユニット、３……スクリュー、11……NC制御
装置、M1……計量用モータ、M2……射出用モータ、S1,S
2……サーボ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭50−121357（ＪＰ，Ａ) 特開平１−286814（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29C 45/46 - 45/60

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】射出ユニットにおける計量スクリューの前
進、後退及び回転を制御する制御装置を備え、この制御
装置で計量スクリューの前進移動、後退移動及び回転を
制御することによって、計量スクリューを振動させるこ
とを特徴とした射出成形機。
【請求項２】制御装置は計量スクリューにその回転方向
の振動を付与することを特徴とした請求の範囲１に記載
の射出成形機。