JP3280792B2 - 射出成形機におけるリザーバ内圧調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形機におけるリ
ザーバ内圧調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】スクリューの計量回転により射出シリン
ダ先端に貯溜される樹脂の内圧、即ち、リザーバ内圧
は、当該計量工程以降の数サイクルに亘る射出保圧動作
に大きな影響を与える。このため、でき得る限り、各計
量工程毎スクリュー位置に応じてリザーバ内圧を一定の
値に保持することが望ましい。

【０００３】このような目的を達成するため、射出シリ
ンダ内の先端部に圧力検出器を配備し、直接リザーバ内
圧を検出することにより、スクリューに与える推力をク
ローズドループ制御するようにした射出成形機が提案さ
れている。しかし、圧力検出器の取り付けに関する構成
が複雑になったり、また、圧力検出器が樹脂の高温に直
に晒されるため、故障や劣化が生じ易いといった問題が
あった。

【０００４】このような状況が考慮された結果、現在で
は、スクリューを軸方向に駆動する駆動源とスクリュー
との間、例えば、スクリューの基部等に圧力検出器を配
備し、この圧力検出器によって検出されたスクリュー反
力をリザーバ内圧として検知し、該スクリュー反力に基
いてスクリューの後退速度やスクリュー回転数を制御し
て背圧制御を行い、各計量工程毎リザーバ内圧をスクリ
ュー位置に対応して一定の値に保持しようとするのが一
般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、スクリューに
全体として作用する反力は、実際には、計量に必要とさ
れる射出シリンダ内の樹脂の搬送や可塑化に伴ってスク
リューに作用する反計量方向への反力と純粋なリザーバ
内圧によって生じるスクリュ後退力とを合わせた値であ
り、スクリュー全体に作用する反力を圧力検出器で一括
して検出したとしてもリザーバ内圧を検出したことには
ならない。射出シリンダ内の樹脂の搬送や可塑化に伴っ
てスクリューに作用する反計量方向への反力は、例え
ば、ペレットがバージンペレットであるか再生材である
かとかいった可塑化の容易性、および、ペレットの大き
さや外形の相違といった性状の違い等の外乱によって様
々に変化する。

【０００６】ここで、スクリューに全体として作用する
反力をＦａ、リザーバ内圧によって生じるスクリュ後退
力をＦｂ、外乱によって変動しスクリューに対して反計
量方向に作用するスクリュー反力をＦｃとすれば、Ｆａ
＝Ｆｂ＋Ｆｃということになるが、リザーバ内圧によっ
て生じるスクリュ後退力Ｆｂを一定に保持するためにス
クリューに所定の反力Ｆａを与えたとしても、リザーバ
内圧によって生じるスクリュ後退力Ｆｂがスクリュー位
置に対応した一定の値に保持されるといった保証はな
い。リザーバ内圧によって生じるスクリュ後退力Ｆｂが
低くなったとしても外乱の影響を受ける反計量方向への
スクリュー反力Ｆｃが増大していればＦａ＝Ｆｂ＋Ｆｃ
の条件が満たされ、また、リザーバ内圧によって生じる
スクリュ後退力Ｆｂが高くなったとしても反計量方向へ
のスクリュー反力Ｆｃが減少していればＦａ＝Ｆｂ＋Ｆ
ｃの条件が満たされてしまい、全体の反力Ｆａの大きさ
のみではリザーバ内圧によって生じるスクリュ後退力Ｆ
ｂの値が特定されないからである。 Ｆａ＝Ｆｂ＋Ｆｃ の両辺をスクリュ断面積Ａで割ると、 Ｆａ／Ａ＝Ｆｂ／Ａ＋Ｆｃ／Ａ となる。ここで、Ｆａ／Ａが背圧であり、Ｆｂ／Ａがリ
ザーバ内圧である。

【０００７】本発明の目的は、前記従来技術の欠点を解
消し、リザーバ内圧を直接検出する圧力検出器を設ける
必要がなく、しかも、リザーバ内圧をスクリュー位置に
応じて一定の値に保持することが可能な射出成形機にお
けるリザーバ内圧調整装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、設定された背
圧およびスクリュー回転速度でスクリューを駆動して計
量工程を行うようにした射出成形機において、計量工程
におけるスクリュー回 転トルクを検出する検出手段と、
該検出手段で検出したスクリュー回転トルクをスクリュ
ー位置に対応させて射出成形機の制御装置に予め設定記
憶する記憶手段と、該記憶手段に予め設定記憶されたス
クリュー回転トルクと前記検出手段で検出したスクリュ
ー回転トルクとの偏差を求め、該偏差に基いて背圧を制
御する手段とを備えたリザーバ内圧調整装置を設けるこ
とにより、前記目的を達成した。

【０００９】また、計量工程におけるスクリュー回転ト
ルクを検出する検出手段と、スクリュー回転トルクによ
って生じるスクリュー反力とスクリュー回転トルクとの
関係を示す関数、ならびに、リザーバ内圧とスクリュー
位置との関係を射出成形機の制御装置に予め設定記憶す
る記憶手段と、前記検出手段で検出したスクリュー回転
トルクと前記関数に基いてスクリュー反力を求める手段
と、該求めたスクリュー反力と前記記憶手段に予め設定
記憶されたスクリュー位置とリザーバ内圧との関係から
求めたスクリュー後退力との和を計量中のスクリュー後
退力として出力する手段とを備えたリザーバ内圧調整装
置によって前記と同様の目的を達成した。

【００１０】一実施態様としてのリザーバ内圧調整装置
では、スクリュー回転トルクによって生じるスクリュー
反力とスクリュー回転トルクとの関係を示す関数を比例
式として射出成形機の制御装置に設定記憶する。

【００１１】

【作用】スクリューに全体として作用する反力Ｆａは、
リザーバ内圧によって生じるスクリュ後退力Ｆｂと計量
に必要とされる射出シリンダ内の樹脂の搬送や可塑化に
伴ってスクリューに作用する反計量方向への反力Ｆｃと
の和である。このうち、Ｆｃの値は外乱の影響を受ける
が、Ｆａ＝Ｆｂ＋Ｆｃの関係は外乱の影響に関わりなく
常に成立する。そして、スクリューに作用する反計量方
向への反力Ｆｃはスクリューの計量回転による樹脂の搬
送や可塑化に伴って生じるものであり、スクリューの回
転トルクＴｒが大きければＦｃの値が大きくなり、ま
た、スクリューの回転トルクＴｒが小さければＦｃの値
も小さくなるというほぼ比例の関係、即ち、Ｆｃ＝ａ・
Ｔｒの関係にある。

【００１２】従って、良品成形時の計量工程の或る段階
のスクリュー位置Ｓｉでスクリューに全体として作用す
る反力をＦａｉ、このときのリザーバ内圧によって生じ
るスクリュ後退力をＦｂｉ、反計量方向への反力をＦｃ
ｉ、スクリュー回転トルクをＴｒｉとすれば、 Ｆａｉ＝Ｆｂｉ＋Ｆｃｉ ＝Ｆｂｉ＋ａ・Ｔｒｉ の関係が成り立つ。もし、このときスクリューの回転ト
ルクがＴｒｎとなって、基準となるスクリュー回転トル
クＴｒｉとの間に（Ｔｒｉ−Ｔｒｎ）のトルク偏差が生
じていたとすれば、このときに生じる反計量方向への反
力Ｆｃｎはａ・Ｔｒｎであるから、基準となる反計量方
向への反力Ｆｃｉとの間にＦｃｉ−Ｆｃｎ＝ａ・（Ｔｒ
ｉ−Ｔｒｎ）の圧力偏差が生じることを意味し、リザー
バ内圧によって生じるスクリュ後退力を基準の値Ｆｂｉ
に保持するためには、スクリューに全体として作用する
反力を支える力をＦａｉからＦａｉ−ａ・（Ｔｒｉ−Ｔ
ｒｎ）に補正してやらなければならない。

【００１３】そこで本発明では、スクリュー位置に対応
して設定された背圧Ｆａｉおよびスクリュー回転速度で
スクリューを駆動して計量工程を行うようにした射出成
形機において、良品成形時の計量工程におけるスクリュ
ー回転トルクＴｒｉをスクリュー位置に対応させて射出
成形機の制御装置に予め設定記憶しておき、計量工程に
おいてスクリュー回転トルクの現在値Ｔｒｎを逐次検出
し、現スクリュー位置に対応して射出成形機の制御装置
に予め設定記憶されたスクリュー回転トルクＴｒｉと前
記スクリュー回転トルクの現在値Ｔｒｎとの偏差を求
め、該トルク偏差（Ｔｒｉ−Ｔｒｎ）に基いて前記設定
背圧をＦａｉからＦａｉ−ａ・（Ｔｒｉ−Ｔｒｎ）に変
化させることにより、リザーバ内圧によって生じるスク
リュ後退力Ｆｂｉを安定させる。

【００１４】つまり、スクリュー回転トルクの現在値Ｔ
ｒｎが現スクリュー位置Ｓｉに対応して射出成形機の制
御装置に予め設定記憶されたスクリュー回転トルクＴｒ
ｉよりも大きければ、スクリュー背圧を設定背圧Ｆａｉ
からＦａｉ−ａ・（Ｔｒｉ−Ｔｒｎ）に増やすことによ
りリザーバ内圧によって生じるスクリュ後退力Ｆｂｉを
所定値に保持し、また、スクリュー回転トルクの現在値
Ｔｒｎが現スクリュー位置に対応して射出成形機の制御
装置に予め設定記憶されたスクリュー回転トルクＴｒｉ
よりも小さければ、スクリュー背圧を設定背圧Ｆａｉか
らＦａｉ−ａ・（Ｔｒｉ−Ｔｒｎ）に減らすことにより
リザーバ内圧によって生じるスクリュ後退力Ｆｂｉを所
定値に保持する。

【００１５】また、スクリュー位置Ｓｉ毎の理想のリザ
ーバ内圧によって生じるスクリュ後退力Ｆｂｉを射出成
形機の制御装置に直接設定し、各位置毎のリザーバ内圧
によって生じるスクリュ後退力Ｆｂｉと、各位置で実際
に検出されるスクリュー回転トルクＴｒｎ、および、ス
クリュー回転トルクＴｒｎによって生じるスクリュー反
力Ｆｃｎとスクリュー回転トルクＴｒｎとの関係を示す
関数Ｆｃｎ＝ａ・Ｔｒｎにより、Ｆａｉ＝Ｆｂｉ＋ａ・
Ｔｒｎの値を求め、この値Ｆａｉをスクリュー全体に与
える背圧指令として出力することにより、リザーバ内圧
によって生じるスクリュ後退力Ｆｂｉを目標値に保持す
る。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明によるリザーバ内圧調整装置を用し
た一実施例の射出成形機の要部を示すブロック図で、符
号１は射出成形機の射出シリンダ、符号２はスクリュー
である。スクリュー２は、駆動源の軸回転を射出軸方向
の直線運動に変換するための駆動変換機５を介して駆動
源である射出用サーボモータＭ１により射出軸方向に駆
動され、また、歯車機構３を介してスクリュー回転用サ
ーボモータＭ２により計量回転される。射出用サーボモ
ータＭ１にはスクリュー２の位置や移動速度を検出する
ためのパルスコーダＰ１が配備され、また、スクリュー
回転用サーボモータＭ２には、スクリュー２の回転速度
を検出するための速度検出器Ｐ２が配備されている。そ
して、スクリュー２の基部には圧力検出器４が設けら
れ、スクリュー２の軸方向に作用する反力、つまり、射
出保圧工程における射出保圧圧力や計量工程におけるス
クリュー背圧等が検出されるようになっている。

【００１７】但し、スクリュ２の軸方向に作用する反力
とは、リザーバ内圧によって生じるスクリュ後退力Ｆｂ
そのものではなく、計量に必要とされる射出シリンダ１
内の樹脂の搬送や可塑化に伴ってスクリュー２に作用す
る反計量方向への反力Ｆｃと、純粋なリザーバ内圧によ
って生じるスクリュ後退力Ｆｂとを合わせた値である。
このうち、リザーバ内圧によって生じるスクリュ後退力
Ｆｂとは、射出シリンダ１におけるリザーバの内圧、即
ち、計量工程において、射出シリンダ１の先端とスクリ
ュー２の先端との間に形成された空間を満たす樹脂の内
圧によって生じるスクリュ後退力であって、この圧力は
スクリュー２の先端に反力として直接作用する。また、
反力Ｆｃは、射出シリンダ１内における樹脂の搬送や可
塑化に伴ってスクリュー２のフライト部に作用する反計
量方向への反力であり、例えば、スクリュー２の計量回
転によって射出シリンダ１の先端に送り込まれる溶融樹
脂の粘性や移送抵抗等の反力として発生し、Ｆｃの大き
さ自体は、例えば、ペレットがバージンペレットである
か再生材であるかとかいった可塑化の容易性、および、
ペレットの大きさや外形の相違といった性状の違い等の
外乱により、様々に変化する。このため、従来の背圧制
御装置のように、スクリュー２に作用する全体的な反
力、即ち、スクリュー背圧であるところのＦａ＝Ｆｂ＋
Ｆｃの値を圧力検出器４により検出し、Ｆａの値自体を
一定に保つようにスクリュー２の推力を制御したとして
も、Ｆｃの値が変動可能である以上、Ｆｂの値が一定に
保たれるといった保証は得られない。

【００１８】射出成形機の制御装置１０は、数値制御用
のマイクロプロセッサであるＣＮＣ用ＣＰＵ２５、プロ
グラマブルマシンコントローラ用のマイクロプロセッサ
であるＰＭＣ用ＣＰＵ１８、サーボ制御用のマイクロプ
ロセッサであるサーボＣＰＵ２０、および、Ａ／Ｄ変換
器１６を介して射出保圧圧力やスクリュー背圧Ｆａのサ
ンプリング処理等を行うための圧力モニタ用ＣＰＵ１７
を有し、バス２２を介して相互の入出力を選択すること
により各マイクロプロセッサ間での情報伝達が行えるよ
うになっている。

【００１９】ＰＭＣ用ＣＰＵ１８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やリザー
バ内圧の安定化制御を行うためのプログラム等を記憶し
たＲＯＭ１３および演算データの一時記憶等に用いられ
るＲＡＭ１４が接続され、また、ＣＮＣ用ＣＰＵ２５に
は射出成形機の各軸を制御するプログラム等を記憶した
ＲＯＭ２７および演算データの一時記憶等に用いられる
ＲＡＭ２８が接続されている。

【００２０】そして、サーボＣＰＵ２０および圧力モニ
タ用ＣＰＵ１７の各々には、サーボ制御専用の制御プロ
グラムを格納したＲＯＭ２１やデータの一時記憶に用い
られるＲＡＭ１９、および、圧力データ等を得るための
サンプリング処理に関する制御プログラムを格納したＲ
ＯＭ１１やデータの一時記憶に用いられるＲＡＭ１２が
接続されている。更に、サーボＣＰＵ２０には、該ＣＰ
Ｕ２０からの指令に基いて型締め用，エジェクタ用（図
示せず）および射出用，スクリュー回転用等の各軸のサ
ーボモータを駆動するサーボアンプ１５が接続され、射
出用サーボモータＭ１に配備したパルスコーダＰ１およ
びスクリュー回転用サーボモータＭ２に配備した速度検
出器Ｐ２からの出力の各々がサーボＣＰＵ２０に帰還さ
れ、パルスコーダＰ１からのフィードバックパルスに基
いてサーボＣＰＵ２０により算出されたスクリュー２の
現在位置や移動速度、速度検出器Ｐ２で検出されたスク
リュー２の回転速度の現在値が、メモリ１９の現在位置
記憶レジスタ、現在速度記憶レジスタの各々に記憶され
る。

【００２１】インターフェイス２３は射出成形機の各部
に配備したリミットスイッチや操作盤からの信号を受信
したり射出成形機の周辺機器等に各種の指令を伝達した
りするための入出力インターフェイスである。ディスプ
レイ付手動データ入力装置２９はＣＲＴ表示回路２６を
介してバス２２に接続され、射出保圧圧力およびスクリ
ュー回転トルク等のモニタ表示画面や機能メニューの選
択および各種データの入力操作等が行えるようになって
おり、数値データ入力用のテンキーおよび各種のファン
クションキー等が設けられている。

【００２２】不揮発性メモリ２４は射出成形作業に関す
る成形条件（射出保圧条件，計量条件等）と各種設定
値，パラメータ，マクロ変数等を記憶する成形データ保
存用のメモリであり、計量条件としてはスクリュー位置
Ｓｉに対応した設定背圧Ｆａｉやスクリュー回転速度の
値が必要に応じて記憶される。

【００２３】以上の構成により、ＣＮＣ用ＣＰＵ２５が
ＲＯＭ２７の制御プログラムに基いて各軸のサーボモー
タに対してパルス分配を行い、サーボＣＰＵ２０は各軸
に対してパルス分配された移動指令とパルスコーダＰ
１，速度検出器Ｐ２等の検出器で検出された位置のフィ
ードバック信号および速度のフィードバック信号に基い
て、従来と同様に位置ループ制御，速度ループ制御さら
には電流ループ制御等のサーボ制御を行い、いわゆるデ
ィジタルサーボ処理を実行する。

【００２４】また、計量工程においてサーボＣＰＵ２０
を介して検出されるスクリュー位置やスクリュー回転ト
ルクの現在値は所定のサンプリング周期Δｔ毎にＰＭＣ
用ＣＰＵ１８に取り込まれ、スクリュー位置Ｓｉとスク
リュー回転トルクＴｒｉとの関係が計量開始時点からの
経過時間を基準として、図２に示されるような不揮発性
メモリ２４のスクリュー回転トルク波形記憶ファイル
に、各成形サイクル毎更新記憶されてゆく。なお、設定
背圧Ｆａｉに関しては便宜的に図２のファイルに記載し
ているに過ぎず、スクリュー回転速度等の他の計量条件
と共に別のファイルに記憶してもよい。トルク波形記憶
ファイルにおけるアドレスは実質的に計量開始後のサン
プリングの実行回数に対応し、例えば、アドレスｉのス
クリュー位置Ｓｉは計量開始後ｉ・Δｔの時点における
スクリュー位置であり、また、スクリュー回転トルクＴ
ｒｉは計量開始後ｉ・Δｔの時点におけるスクリュー回
転用サーボモータＭ２の駆動電流の検出値または指令
値、即ち、スクリュー回転トルクＴｒｉである。トルク
波形記憶ファイルには、直前に実行された計量工程にお
けるスクリュー位置とスクリュー回転トルクとの関係が
保持されるのが普通であるが、数回の計量工程、例え
ば、直前に実行された数回の計量工程における各サンプ
リング時毎のスクリュー位置やスクリュー回転トルクの
平均を求め、１計量工程完了毎にトルク波形記憶ファイ
ルにその平均値を更新記憶させるようにしてもよい。ま
た、所望する計量工程のデータ、例えば、良品が連続成
形されたときの数回の計量工程のデータの平均値等をト
ルク波形記憶ファイルから不揮発性メモリ２４内のトル
ク波形保存ファイルに転送して保存しておくことも可能
である。トルク波形保存ファイルの内容に対しては計量
工程毎の自動書き替え操作は行われないが、そのファイ
ル構成自体は前述のトルク波形記憶ファイルと全く同様
である。

【００２５】計量工程においてリザーバ内圧の安定化制
御を行う場合、基準となるスクリュー回転トルクの波形
は、予め、スクリュー位置に対応させて前述のトルク波
形保存ファイルに保存しておく。

【００２６】図３はスクリュー回転トルクのモニタ表示
画面を手動データ入力装置２９のディスプレイに表示さ
せたときの状態を一例で示す概念図である。スクリュー
回転トルクのモニタ表示画面には、まず、スクリュー位
置を横軸Ｓ、また、スクリュー回転トルクを縦軸Ｔｒと
して、オペレータの選択により、トルク波形記憶ファイ
ルもしくはトルク波形保存ファイルのいずれか一方に記
憶されているスクリュー位置Ｓｉとスクリュー回転トル
クＴｒｉとの関係を示す線図ＴｒＳがグラフィック表示
される。なお、トルク波形保存ファイルを選択して表示
を行わせた場合には線図ＴｒＳの表示状態が常に固定的
となるが、連続成形作業中にトルク波形記憶ファイルを
選択して表示を行わせる際には、更に、線図ＴｒＳの表
示態様として、１計量工程完了毎の自動書き替えもしく
は重ね書きを選択することができる。

【００２７】また、トルク波形保存ファイルに保存され
たデータを図３のようにしてディスプレイに表示させた
状態でカーソル移動キー等を操作し、適宜の設定作業を
行うことにより、所望する部分に対してのみリザーバ内
圧の安定化制御を行うべき区間を設定することができ
る。

【００２８】この場合、制御区間の設定作業を行うオペ
レータが手動データ入力装置２９のカーソル右移動キー
またはカーソル左移動キーを操作すると、ＰＭＣ用ＣＰ
Ｕ１８はカーソル移動キーの操作に応じてアドレス検索
指標ｉの値をインクリメントまたはディクリメントし、
トルク波形保存ファイルのアドレスｉからスクリュー位
置Ｓｉとスクリュー回転トルクＴｒｉの値を読み込み、
図３に示すようなスクリュー回転トルクのモニタ表示画
面の（横軸Ｓ，縦軸Ｔｒ）における（Ｓｉ，Ｔｒｉ）ス
ポットにカーソルを表示する。結果的に、カーソルはカ
ーソル右移動キーの操作に応じて線図ＴｒＳに沿って右
方向に移動し、また、カーソル左移動キーの操作に応じ
て線図ＴｒＳに沿って左方向に移動することになる。

【００２９】そこで、リザーバ内圧の安定化制御を行う
べき区間を決めたオペレータは、まず、そのスクリュー
位置区間の始点Ｐにカーソルを移動させて手動データ入
力装置２９の始点定義キーを操作し、その時のアドレス
検索指標ｉの値を不揮発性メモリ２４に制御区間の始点
アドレスＰとして記憶させ、更に、そのスクリュー位置
区間の終点Ｑにカーソルを移動させて手動データ入力装
置２９の終点定義キーを操作し、その時のアドレス検索
指標ｉの値を不揮発性メモリ２４に制御区間の終点アド
レスＱとして記憶させる。

【００３０】図４は、設定背圧にスクリュ断面積をかけ
た値Ｆａｉとスクリュー位置Ｓｉとの関係を示す線図Ｆ
ａＳ、リザーバ内圧によって生じるスクリュ後退力Ｆｂ
ｉとスクリュー位置Ｓｉとの関係を示す線図ＦｂＳ、お
よび、変動要素である反力Ｆｃｉとスクリュー位置Ｓｉ
との関係を示す線図ＦｃＳにより、各スクリュー位置Ｓ
ｉにおける背圧を設定値Ｆａｉ／Ａ（Ａ：スクリュ断面
積）に保って良品が連続成形されたときの数回の計量工
程のデータの平均値の一例を示す概念図である。このう
ち反力Ｆｃｉの値は、前述したＦｃｉ＝ａ・Ｔｒｉの関
係式に基いて図２のトルク波形保存ファイルのスクリュ
ー回転トルクＴｒｉにより求めた計算値であり、また、
リザーバ内圧によって生じるスクリュ後退力Ｆｂｉの値
は、Ｆａｉ＝Ｆｂｉ＋Ｆｃｉの関係式にＦａｉの設定値
およびＦｃｉの計算値を代入して得た計算値である。

【００３１】この状態で良品が成形されているのであれ
ば、実質的なリザーバ内圧によって生じるスクリュ後退
力Ｆｂｉの値は、以降の計量工程においても、スクリュ
ー位置Ｓｉに対応して図４の線図ＦｂＳに沿って変化す
ることが望ましく、でき得る限り、この波形ＦｂＳを再
現する必要がある。しかし、既に説明した通り、後の計
量工程においては様々な外乱要因により反力Ｆｃｉの値
が変動する可能性があるため、設定背圧Ｆａｉ／Ａを所
定値に保持しただけではリザーバ内圧によって生じるス
クリュ後退力Ｆｂｉの値を図４における〔Ｆａｉ−Ｆｃ
ｉ〕の値に保持することはできない。

【００３２】つまり、後の計量工程においてスクリュー
回転トルクがＴｒｉとなるべきスクリュー位置Ｓｉにお
いて該スクリュー回転トルクの値がＴｒｎとなり、基準
となるスクリュー回転トルクＴｒｉとの間に〔Ｔｒｉ−
Ｔｒｎ〕のトルク偏差が生じたとすれば、このときに生
じる反計量方向への反力Ｆｃｎはａ・Ｔｒｎであるか
ら、基準となる反計量方向への反力Ｆｃｉとの間に〔Ｆ
ｃｉ−Ｆｃｎ〕＝ａ・（Ｔｒｉ−Ｔｒｎ）の圧力偏差ε
が生じることを意味し、リザーバ内圧によって生じるス
クリュ後退力を基準の値Ｆｂｉに保持するためには、ス
クリュー背圧の値を良品成形時の基準値Ｆａｉから〔Ｆ
ａｉ−ε〕、即ち、〔Ｆａｉ−ａ・（Ｔｒｉ−Ｔｒ
ｎ）〕に補正してやらなければならない。なお、図４で
はＦｃｎ＜Ｆｃｉ、即ち、Ｔｒｎ＜Ｔｒｉの偏差εの場
合について示しており、スクリュー位置Ｓｉにおける背
圧の値を基準背圧Ｆａｉから〔Ｆａｉ−ε〕に減らすこ
とによりリザーバ内圧によって生じるスクリュ後退力が
基準の値Ｆｂｉに保持される例であり、いうまでもな
く、Ｔｒｎ＞Ｔｒｉであればε＝〔ａ・（Ｔｒｉ−Ｔｒ
ｎ）〕は全体として負の値であって、スクリュー位置Ｓ
ｉにおける背圧の値を基準背圧Ｆａｉから〔Ｆａｉ−
ε〕に増やすことによりリザーバ内圧によって生じるス
クリュ後退力が基準の値Ｆｂｉに保持されることにな
る。

【００３３】図６は本発明の実施例で採用されたリザー
バ内圧安定化処理の概略を示すフローチャートであり、
各成形サイクルにおける計量工程が実行される間、ＲＯ
Ｍ１３の制御プログラムに基き、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８に
より所定周期毎に繰り返し実行される。

【００３４】そこで、所定周期毎のリザーバ内圧安定化
処理を開始したＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、まず、サーボＣ
ＰＵ２０を介してスクリュー２の現在位置Ｓを読み込み
（ステップａ１）、不揮発性メモリ２４のトルク波形保
存ファイルのアドレスＰおよびアドレスＱを参照し、ト
ルク波形保存ファイルに記憶された制御区間ＳＰ〜ＳＱ
の間にスクリュー現在位置Ｓがあるか否かを判別する
（ステップａ２）。

【００３５】スクリュー現在位置Ｓが制御区間ＳＰ〜Ｓ
Ｑの間になければ（ステップａ２の判別結果が偽）、Ｐ
ＭＣ用ＣＰＵ１８は、従来と同様の計量制御、即ち、現
スクリュー位置Ｓに対応して不揮発性メモリ２４に設定
記憶された基準設定背圧Ｆａｉ（但し、ｉは現スクリュ
ー位置に対応するアドレスの値である）やスクリュー回
転速度に基いてサーボＣＰＵ２０に背圧指令およびスク
リュー回転速度指令を出力し、射出用サーボモータＭ１
およびスクリュー回転用サーボモータＭ２を駆動制御し
て通常の計量制御を行わせ（ステップａ９）、この周期
のリザーバ内圧安定化処理を終える。

【００３６】また、スクリュー現在位置Ｓが制御区間Ｓ
Ｐ〜ＳＱの間にあれば（ステップａ２の判別結果が
真）、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、制御区間の始点に対応す
るアドレスＰをアドレス検索指標ｉにセットし（ステッ
プａ３）、トルク波形保存ファイルからスクリュー位置
Ｓｉおよびスクリュー位置Ｓｉ＋１を読み、スクリュー
現在位置Ｓがこの分割区間Ｓｉ〜Ｓｉ＋１の間に含まれ
ているか否かを判別する（ステップａ４）。

【００３７】そして、スクリュー現在位置Ｓがこの分割
区間Ｓｉ〜Ｓｉ＋１の間に含まれていなければ、ＰＭＣ
用ＣＰＵ１８は、スクリュー現在位置Ｓを含む分割区間
Ｓｉ〜Ｓｉ＋１が検出されるまでの間、アドレス検索指
標ｉの値を順次インクリメントし（ステップａ５）、前
記と同様の処理を繰り返し実行してスクリュー現在位置
Ｓを含む分割区間Ｓｉ〜Ｓｉ＋１を検出し（ステップａ
４）、そのときのアドレス検索指標ｉの値に基いてリザ
ーバ内圧安定化のための計量制御を開始することとな
る。

【００３８】リザーバ内圧安定化のための計量制御を開
始したＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、まず、サーボＣＰＵ２０
を介してスクリュー回転トルクの現在値Ｔｒｎを読み込
むと共に、スクリュー現在位置Ｓを含む分割区間Ｓｉ〜
Ｓｉ＋１に対して予め設定記憶されたスクリュー回転ト
ルクの基準値Ｔｒｉの値をアドレス検索指標ｉの値に基
いてトルク波形保存ファイルから読み込み（ステップａ
６）、前述した計算式〔ａ・（Ｔｒｉ−Ｔｒｎ）〕によ
り基準となる反計量方向への反力Ｆｃｉと実際の反力Ｆ
ｃｎとの間の圧力偏差εを求める（ステップａ７）。な
お、基準となる反力Ｆｃｉ自体は計算過程における理論
上の要素に過ぎないので、この実施例では図４に示され
るような全ての波形は記憶せず、現時点におけるスクリ
ュー回転トルクＴｒｎと現スクリュー位置に対応してト
ルク波形保存ファイルに記憶されたスクリュー回転トル
クの基準値Ｔｒｉ、および、実験により求めた定数ａに
基いて、その都度、εを求めるための計算を行ってい
る。

【００３９】圧力偏差εを求めたＰＭＣ用ＣＰＵ１８
は、次いで、スクリュー現在位置Ｓを含む分割区間Ｓｉ
〜Ｓｉ＋１に対して予め設定記憶された背圧の基準設定
値Ｆａｉに−εの補正を加え、補正された背圧〔Ｆａｉ
−ε〕の背圧指令および予め決められたスクリュー回転
速度指令の値をサーボＣＰＵ２０に出力し、スクリュー
反力の現在値Ｆｃｎの変化によって生じるリザーバ内圧
によって生じるスクリュ後退力の変動を補償して、該リ
ザーバ内圧によって生じるスクリュ後退力を良品成形時
の理想値Ｆｂｉに保持すべく射出用サーボモータＭ１を
駆動して背圧を制御し（ステップａ８）、この周期のリ
ザーバ内圧安定化処理を終える。

【００４０】以下、ＰＭＣ用ＣＰＵ１８は、その時点に
おけるスクリュー現在位置Ｓが制御区間ＳＰ〜ＳＱの間
にあるか否かにより、計量工程が完了するまでの間、前
記と同様にして通常の計量制御、もしくは、リザーバ内
圧安定化のための計量制御を繰り返し実行する。

【００４１】既に説明した通り、スクリュー反力の現在
値Ｆｃｎの増大に応じて背圧指令の値が増大し、また、
スクリュー反力の現在値Ｆｃｎの減少に応じて背圧指令
の値が減少する結果、外乱によるスクリュー反力Ｆｃｎ
の変動は吸収され、リザーバ内圧によって生じるスクリ
ュ後退力はそのスクリュー位置Ｓｉに応じた理想的な値
Ｆｂｉに保持される。

【００４２】以上、一実施例として、実際に生じている
反計量方向への反力Ｆｃｎと基準となる反計量方向への
反力Ｆｃｉとの間の圧力偏差εに基いて基準の設定背圧
Ｆａｉに補正をかける場合について説明したが、実際の
リザーバ内圧によって生じるスクリュ後退力Ｆｂｎと基
準となるリザーバ内圧によって生じるスクリュ後退力Ｆ
ｂｉとの間の圧力偏差αに基いて演算を行っても、最終
的な演算結果は前記と全く同様である。

【００４３】 即ち、α＝Ｆｂｉ−Ｆｂｎ ＝Ｆｂｉ−（Ｆａｉ−Ｆｃｎ） ＝Ｆｂｉ−（Ｆａｉ−ａ・Ｔｒｎ） ＝（Ｆａｉ−ａ・Ｔｒｉ）−（Ｆａｉ−ａ・Ｔｒｎ） ＝−ａ・（Ｔｒｉ−Ｔｒｎ） ＝−ε となるからであり、ここで符号が反転するのは、反計量
方向への反力Ｆｃｎが基準となる反計量方向への反力Ｆ
ｃｉを基準として増大した場合には実際のリザーバ内圧
によって生じるスクリュ後退力Ｆｂｎが減少するので背
圧指令の値を増大させるが（Ｆｃｎ＞Ｆｃｉで背圧を増
大させる方向に補正）、基準となるリザーバ内圧によっ
て生じるスクリュ後退力Ｆｂｉに対してリザーバ内圧に
よって生じるスクリュ後退力Ｆｂｎが増大した場合には
背圧指令の値を減少させる（Ｆｂｎ＞Ｆｂｉで背圧を減
少させる方向に補正）ということをいっているに過ぎな
い。

【００４４】また、背圧の基準値Ｆａｉを設定する代わ
りに、図５に示されるようにして、リザーバ内圧によっ
て生じるスクリュ後退力Ｆｂｉの目標値をそのままスク
リュー位置に対応させて不揮発性メモリ２４に設定して
おき、ステップａ６の処理でスクリュー位置に応じてＦ
ｂｉとＴｒｎを読み、ステップａ７の処理で〔ａ・Ｔｒ
ｎ〕の値、即ち、Ｆｃｎの値を求め、ステップａ８の処
理で〔Ｆｂｉ＋ａ・Ｔｒｎ〕の値を背圧指令として出力
するようにしても結果は同じである。

【００４５】

【発明の効果】本発明のリザーバ内圧調整装置は、スク
リュー回転トルクの偏差を検出することによりスクリュ
ーに対し反計量方向に作用する外乱の変化を検出するよ
うにしたので、射出シリンダ内の先端部に圧力検出器を
配備しなくてもリザーバ内圧の変動を間接的かつ適確に
検出することができ、更に、スクリュー回転トルクの偏
差に応じてスクリュー背圧を変化させることにより、外
乱の影響を除去した推力でリザーバ内の樹脂を与圧でき
るようにしたので、外乱の変動に関わりなくリザーバ内
圧を適確に保持することができる。この結果、リザーバ
内に計量される溶融樹脂の性状が安定し、成形不良の少
ない射出成形作業を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるリザーバ内圧調整装置の一実施例
を適用した射出成形機の要部を示すブロック図である。

【図２】同実施例のリザーバ内圧安定化処理に用いたス
クリュー回転トルク波形記憶ファイルおよびトルク波形
保存ファイルの構成を示す概念図である。

【図３】スクリュー回転トルク波形を表示したモニタ表
示画面の表示例を示す模式図である。

【図４】設定スクリュー背圧にスクリュ断面積をかけた
値Ｆａ，リザーバ内圧によって生じるスクリュ後退力Ｆ
ｂ，スクリュー反力Ｆｃの関係の一例をスクリュー位置
を基準として示す概念図である。

【図５】リザーバ内圧安定化処理に利用する別のファイ
ルを概略で示す図である。

【図６】リザーバ内圧安定化処理の一例を示すフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１ 射出シリンダ ２ スクリュー ４ 圧力検出器 １０ 制御装置 １８ ＰＭＣ用ＣＰＵ ２４ 不揮発性メモリ ２９ 手動データ入力装置（グラィックディスプレイ）

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 設定された背圧およびスクリュー回転速
   度でスクリューを駆動して計量工程を行うようにした射
   出成形機において、計量工程におけるスクリュー回転ト
   ルクを検出する検出手段と、該検出手段で検出したスク
   リュー回転トルクをスクリュー位置に対応させて射出成
   形機の制御装置に予め設定記憶する記憶手段と、該記憶
   手段に予め設定記憶されたスクリュー回転トルクと前記
   検出手段で検出したスクリュー回転トルクとの偏差を求
   め、該偏差に基いて背圧を制御する手段とを有すること
   を特徴とした射出成形機におけるリザーバ内圧調整装
   置。
2. 【請求項２】 設定されたスクリュー回転速度でスクリ
   ューを駆動して計量工程を行うようにした射出成形機に
   おいて、計量工程におけるスクリュー回転トルクを検出
   する検出手段と、スクリュー回転トルクによって生じる
   スクリュー反力とスクリュー回転トルクとの関係を示す
   関数、ならびに、リザーバ内圧とスクリュー位置との関
   係を射出成形機の制御装置に予め設定記憶する記憶手段
   と、前記検出手段で検出したスクリュー回転トルクと前
   記関数に基いてスクリュー反力を求める手段と、該求め
   たスクリュー反力と前記記憶手段に予め設定記憶された
   スクリュー位置とリザーバ内圧との関係から求めたスク
   リュー後退力との和を計量中のスクリュー後退力として
   出力する手段とを有することを特徴とした射出成形機に
   おけるリザーバ内圧調整装置。
3. 【請求項３】 スクリュー回転トルクによって生じるス
   クリュー反力とスクリュー回転トルクとの関係を示す関
   数を比例式として射出成形機の制御装置に設定記憶する
   ようにした請求項２記載の射出成形機におけるリザーバ
   内圧調整装置。