JP3321437B2 - 射出装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出装置及びその
制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、射出成形機においては、射出装置
が配設され、該射出装置の加熱シリンダ内にスクリュー
が回転自在に、かつ、進退自在に配設され、該スクリュ
ーを駆動手段によって回転及び進退させることができる
ようになっている。また、前記スクリューの本体、すな
わち、スクリュー本体の外周面には、螺（ら）旋状のフ
ライトが形成され、該フライトによって溝が形成され
る。そして、計量工程時に、加熱シリンダ内においてス
クリューを正方向に回転させながら後退させることによ
って、加熱シリンダに取り付けられたホッパから落下し
た樹脂を溶融させて前記溝に沿って前進させてスクリュ
ーヘッドの前方に蓄え、射出工程時に、スクリューを前
進させることによって、スクリューヘッドの前方に蓄え
られた樹脂を射出ノズルから射出するようにしている。

【０００３】そのために、前記スクリューにおいては、
後方から前方にかけて順に、ホッパから落下した樹脂が
供給される樹脂供給部、供給された樹脂を圧縮しながら
溶融させる圧縮部、及び溶融させられた樹脂を一定量ず
つ計量する計量部が形成される。なお、前記溝内の樹脂
は、前記樹脂供給部においてペレット状の形状を有し、
圧縮部において半溶融状態に置かれ、計量部において完
全に溶融させられて液状になる。

【０００４】ところで、前記スクリューの外周面及び加
熱シリンダの内周面の粗さが互いに等しいと、計量工程
時にスクリューを回転させても、前記溝内の樹脂は、ス
クリューと一体的に回転させられ、前進しない。そこ
で、通常は、加熱シリンダの内周面がスクリューの外周
面より粗くされる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の射出装置においては、前記加熱シリンダの内周面が
粗くされるので、スクリューを前進させる際に、加熱シ
リンダの内周面の近傍の樹脂に大きな摩擦抵抗が加わっ
てしまう。

【０００６】したがって、射出工程において、後方から
スクリューに加えられる射出力と、スクリューの前進に
伴ってスクリューヘッドの前端に加わる射出圧力とが対
応せず、十分な射出圧力で樹脂を射出することができな
い。

【０００７】そこで、加熱シリンダに対してフライトが
見掛け上前進する速度をフライト速度としたとき、射出
工程において前記フライトをスクリュー速度より低いフ
ライト速度で前進させることが考えられる。この場合、
加熱シリンダの内周面の近傍の樹脂に加わる摩擦抵抗を
小さくすることができるので、射出工程において、射出
力と射出圧力とを対応させることができ、十分な射出圧
力で樹脂を射出することができる。

【０００８】ところで、スクリュー速度を多段で変更す
るのに伴って、フライト速度をスクリュー速度に対応さ
せて多段で変更しようとすると、計量用モータを逆回転
させるための計量用モータ回転数指令を多段で変更する
必要がある。ところが、射出用モータとスクリューとの
間に配設されたプーリ、タイミングベルト等における慣
性、機械的なガタ等による特性と、計量用モータとスク
リューとの間に配設されたプーリ、タイミングベルト等
における慣性、機械的なガタ等による特性とが異なり、
スクリュー速度の変更のタイミングがフライト速度の変
更のタイミングより遅れてしまう。したがって、射出圧
力が計量用モータ回転数指令の変更に伴って変動し、成
形不良が発生し、成形品の品質が低下してしまう。

【０００９】本発明は、前記従来の射出装置の問題点を
解決して、射出工程において樹脂に加わる摩擦抵抗を小
さくすることができるとともに、成形品の品質を向上さ
せることができる射出装置及びその制御方法を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の射
出装置においては、加熱シリンダと、スクリュー本体の
外周面にフライトが形成されたフライト部、及び該フラ
イト部の前端に配設されたスクリューヘッドを備え、前
記加熱シリンダ内において回転自在に、かつ、進退自在
に配設されたスクリューと、該スクリューを回転させる
ための第１の駆動手段と、前記スクリューを進退させる
ための第２の駆動手段と、射出工程において、前記第２
の駆動手段を駆動して、スクリューを所定のスクリュー
速度で前進させるスクリュー前進制御手段と、前記射出
工程において、前記第１の駆動手段を駆動して、スクリ
ューを計量工程時に回転させられる方向と逆方向に回転
させ、前記フライトを見掛け上スクリュー速度より低い
フライト速度で前進させるフライト速度制御手段と、前
記スクリュー速度を多段で変更するためのスクリュー速
度指令を発生させるスクリュー速度設定手段と、前記フ
ライト速度をスクリュー速度に対応させて多段で変更す
るためのフライト速度指令を発生させるフライト速度設
定手段と、該フライト速度設定手段によって発生させら
れたフライト速度指令を鈍らせる指令緩衝手段とを有す
る。

【００１１】本発明の射出装置の制御方法においては、
計量工程において、第１の駆動手段を駆動してスクリュ
ーを正方向に回転させ、スクリュー速度を多段で変更す
るためのスクリュー速度指令を発生させ、フライト速度
を前記スクリュー速度に対応させて多段で変更するため
のフライト速度指令を発生させ、フライト速度設定手段
によって発生させられたフライト速度指令を鈍らせ、射
出工程において、第２の駆動手段を駆動し、前記スクリ
ューをスクリュー速度指令に従って所定のスクリュー速
度で前進させ、かつ、前記第１の駆動手段を駆動し、ス
クリューを計量工程時に回転させられる方向と逆方向に
回転させ、前記フライトを、鈍らせられたフライト速度
指令に従って見掛け上前記スクリュー速度より低いフラ
イト速度で前進させる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１３】図２は本発明の実施の形態における射出装
置の要部拡大図、図３は本発明の実施の形態における射
出装置の概念図である。

【００１４】図において、１１はシリンダ部材としての
加熱シリンダ、１２は該加熱シリンダ１１内に回転自在
に、かつ、進退自在に配設された射出部材としてのスク
リュー、１３は前記加熱シリンダ１１の前端（図２にお
ける左端）に形成された射出ノズル、１４は該射出ノズ
ル１３に形成されたノズル口、１５は前記加熱シリンダ
１１の後端（図２における右端）の近傍の所定位置に形
成された樹脂供給口、１６は該樹脂供給口１５に取り付
けられ、樹脂を収容するホッパである。

【００１５】前記スクリュー１２は、フライト部２１、
及び該フライト部２１の前端に配設されたスクリューヘ
ッド２７から成る。そして、前記フライト部２１は、ス
クリュー本体の外周面に螺旋状に形成されたフライト２
３を備え、該フライト２３によって螺旋状の溝２４が形
成される。また、フライト部２１には、後方（図２にお
ける右方）から前方（図２における左方）にかけて順
に、ホッパ１６から落下した樹脂が供給される樹脂供給
部Ｐ１、供給された樹脂を圧縮しながら溶融させる圧縮
部Ｐ２、及び溶融させられた樹脂を一定量ずつ計量する
計量部Ｐ３が形成される。そして、前記溝２４内の樹脂
は、前記樹脂供給部Ｐ１において図２に示されるように
ペレット状の形状を有し、圧縮部Ｐ２において半溶融状
態に置かれ、計量部Ｐ３において完全に溶融させられて
液状になる。

【００１６】前記溝２４の底、すなわち、溝底の外径
は、樹脂供給部Ｐ１において比較的小さくされ、圧縮部
Ｐ２において後方から前方にかけて徐々に大きくされ、
計量部Ｐ３において比較的大きくされる。したがって、
加熱シリンダ１１の内周面とスクリュー１２の軸部の外
周面との間の間隙（げき）は、前記樹脂供給部Ｐ１にお
いて比較的大きくされ、圧縮部Ｐ２において後方から前
方にかけて徐々に小さくされ、計量部Ｐ３において比較
的小さくされる。

【００１７】計量工程時に前記スクリュー１２を正方向
に回転させながら後退させると、ホッパ１６から落下し
た樹脂が樹脂供給部Ｐ１に供給され、溝２４内を前進
（図２における左方に移動）させられ、スクリューヘッ
ド２７の前方に蓄えられる。続いて、射出工程時に前記
スクリュー１２を前進させると、スクリューヘッド２７
の前方に蓄えられた樹脂は、射出ノズル１３から射出さ
れ、図示されない金型装置のキャビティ空間に充填（て
ん）される。このとき、スクリューヘッド２７の前方に
蓄えられた樹脂が逆流しないように、スクリューヘッド
２７の周囲に逆流防止装置が配設される。

【００１８】そのために、前記スクリューヘッド２７
は、前半部（図２における左半部）に円錐（すい）形の
ヘッド本体部２５を、後半部（図２における右半部）に
円柱部２６を有する。そして、該円柱部２６の外周に環
状の逆止リング２８が回動自在に配設され、前記フライ
ト部２１の前端に押金２９が固定される。なお、前記逆
止リング２８及び押金２９によって逆流防止装置が構成
される。

【００１９】また、前記逆止リング２８には、円周方向
における複数箇所に、軸方向に延びる穴２８ａが形成さ
れ、前端に所定の角度にわたって切欠２８ｂが形成され
る。そして、前記ヘッド本体部２５に係止突起２５ａが
形成され、該係止突起２５ａが前記切欠２８ｂ内に置か
れる。この場合、前記逆止リング２８はスクリュー１２
の回転に伴ってスクリューヘッド２７に対して所定の角
度θだけ回動させられ、それ以上の回動が規制される。

【００２０】一方、前記押金２９には、円周方向におけ
る複数箇所に、前記穴２８ａと対応させて軸方向に延び
る穴２９ａが形成される。したがって、逆止リング２８
がスクリューヘッド２７に対して所定の角度θだけ回動
させられると、前記穴２８ａ、２９ａが選択的に連通さ
せられる。そして、逆止リング２８は、計量工程時には
図２に示されるような前記スクリューヘッド２７の前方
とフライト部２１との間を連通する連通位置に置かれ、
射出工程時には前記スクリューヘッド２７の前方とフラ
イト部２１との間を遮断する遮断位置に置かれる。

【００２１】ところで、前記加熱シリンダ１１の後端
（図３における右端）は前方射出サポート３１に取り付
けられ、該前方射出サポート３１と所定の距離を置いて
後方射出サポート３２が配設される。そして、前記前方
射出サポート３１と後方射出サポート３２との間にガイ
ドバー３３が架設され、該ガイドバー３３に沿ってプレ
ッシャプレート３４が進退（図３における左右方向に移
動）自在に配設される。なお、前記前方射出サポート３
１及び後方射出サポート３２は、図示されないボルトに
よって図示されないスライドベースに固定される。

【００２２】また、前記スクリュー１２の後端にドライ
ブシャフト３５が連結され、該ドライブシャフト３５は
ベアリング３６、３７によってプレッシャプレート３４
に対して回転自在に支持される。そして、スクリュー１
２を回転させるために、第１の駆動手段としての電動の
計量用モータ４１が配設され、該計量用モータ４１とド
ライブシャフト３５との間に、プーリ４２、４３及びタ
イミングベルト４４から成る第１の回転伝動手段が配設
される。したがって、前記計量用モータ４１を駆動する
ことによって、スクリュー１２を正方向又は逆方向に回
転させることができる。なお、本実施の形態において
は、前記第１の駆動手段として電動の計量用モータ４１
を使用しているが、該電動の計量用モータ４１に代えて
油圧のモータを使用することもできる。

【００２３】また、前記プレッシャプレート３４より後
方（図３における右方）に、互いに螺合させられたボー
ルねじ軸４５及びボールナット４６から成る運動方向変
換手段としてのボールねじ４７が配設され、該ボールね
じ４７によって回転運動が直線運動に変換される。そし
て、前記ボールねじ軸４５はベアリング４８によって後
方射出サポート３２に対して回転自在に支持され、前記
ボールナット４６はプレート５１及びロードセル５２を
介してプレッシャプレート３４に固定される。さらに、
スクリュー１２を進退させるために、第２の駆動手段と
しての射出用モータ５３が配設され、該射出用モータ５
３とボールねじ軸４５との間に、プーリ５４、５５及び
タイミングベルト５６から成る第２の回転伝動手段が配
設される。したがって、前記射出用モータ５３を駆動
し、ボールねじ軸４５を回転させることによってボール
ナット４６及びプレッシャプレート３４を移動させ、ス
クリュー１２を前進（図３における左方に移動）又は後
退（図３における右方に移動）させることができる。な
お、本実施の形態においては、前記プレッシャプレート
３４を移動させる手段として射出用モータ５３を使用し
ているが、該射出用モータ５３に代えて射出用シリンダ
を使用することもできる。

【００２４】次に、射出装置の制御回路について説明す
る。

【００２５】図１は本発明の実施の形態における射出装
置の制御回路の要部ブロック図、図４は本発明の実施の
形態における射出装置の制御回路の概略図、図５は本発
明の実施の形態における制御装置の動作を示す第１のタ
イムチャート、図６は本発明の実施の形態における制御
装置の動作を示す第２のタイムチャートである。

【００２６】図において、４１は計量用モータ、５３は
射出用モータ、６２は制御装置、６４は射出用サーボア
ンプ、６５は計量用サーボアンプ、６６はスクリュー速
度設定手段としてのスクリュー速度設定器、６７はメモ
リ、６８はフライト速度設定器、７１は射出用モータ回
転数ｎ_I を検出する射出用モータ回転数検出器、７２は
計量用モータ回転数ｎ_M を検出する計量用モータ回転数
検出器、８１はスクリュー１２（図３）の位置を検出す
るスクリュー位置検出器である。そして、前記制御装置
６２は、射出用モータ回転数設定器７３、減算器７４、
７８、計量用モータ回転数算出手段としてのゲイン設定
器（−Ｋ）７５、指令緩衝手段としてのフィルタ（Ｆ）
７６及び計量用モータ回転数設定器７７から成る。な
お、前記フライト速度設定器６８及びゲイン設定器７５
によってフライト速度設定手段が構成される。

【００２７】この場合、計量工程において、計量用モー
タ回転数設定器７７はあらかじめ設定された計量用モー
タ回転数指令Ｎ_M を減算器７８に送る。該減算器７８
は、前記計量用モータ回転数指令Ｎ_M 及び計量用モータ
回転数ｎ_M を受け、計量用モータ回転数指令Ｎ_M と計量
用モータ回転数ｎ_M との偏差Δｎ_M を算出し、該偏差Δ
ｎ_M を電流指令Ｉ_M として計量用サーボアンプ６５に送
る。このようにして、制御装置６２は計量用モータ４１
を駆動する。

【００２８】また、射出工程において、スクリュー速度
Ｖｓをスクリュー位置Ｓ_i （ｉ＝１、２、…）に対応さ
せて多段で変更するようになっている。そのために、前
記スクリュー速度設定器６６においては、各スクリュー
位置Ｓ_i に対応させてスクリュー速度指令Ｖｓ_oi（ｉ＝
１、２、…）が発生させられ、該スクリュー速度指令Ｖ
ｓ_oiが射出用モータ回転数設定器７３に送られる。該射
出用モータ回転数設定器７３は、スクリュー速度指令Ｖ
ｓ_oiを受けると、各スクリュー位置Ｓ_i に対応させて射
出用モータ回転数指令Ｎ_Ii（ｉ＝１、２、…）を発生さ
せ、該射出用モータ回転数指令Ｎ_Iiを減算器７４に送る
とともに、ゲイン設定器７５に送る。前記減算器７４
は、前記射出用モータ回転数指令Ｎ_Ii及び射出用モータ
回転数ｎ_Iを受け、射出用モータ回転数指令Ｎ_Iiと射出
用モータ回転数ｎ_I との偏差Δｎ_Iを算出し、該偏差Δ
ｎ_I を電流指令Ｉ_I として射出用サーボアンプ６４に送
る。このようにして、制御装置６２は射出用モータ５３
を駆動する。

【００２９】この場合、スクリュー１２を前進させるの
に伴って、スクリューヘッド２７の前方に蓄えられた樹
脂による反力が発生させられ、該反力によって、前記プ
レッシャプレート３４及びドライブシャフト３５を介し
てロードセル５２が押圧される。このとき、ロードセル
５２の歪（ひず）みが電気信号に変換され、該電気信号
に基づいて、前記スクリュー１２を後方から所定の圧力
で押すための射出力が算出される。

【００３０】ところで、前記スクリュー１２の外周面及
び加熱シリンダ１１の内周面の粗さが互いに等しいと、
計量工程時にスクリュー１２を回転させても、溝２４
（図２）内の樹脂は、スクリュー１２と一体的に回転さ
せられ、前進しない。そこで、通常は、加熱シリンダ１
１の内周面がスクリュー１２の外周面より粗くされる。

【００３１】ところが、前記加熱シリンダ１１の内周面
が粗くされると、スクリュー１２を前進させる際に、加
熱シリンダ１１の内周面の近傍の樹脂に大きな摩擦抵抗
が加わってしまう。しかも、溝２４内の樹脂の溶融状態
は、樹脂供給部Ｐ１、圧縮部Ｐ２及び計量部Ｐ３を移動
する間に変化するので、前記樹脂に加わる摩擦抵抗も変
化してしまう。

【００３２】そこで、射出工程において、射出用モータ
５３を駆動してスクリュー１２を前進させる際に、計量
用モータ４１を駆動してスクリュー１２を逆方向に回転
させることによってフライト速度Ｖｆをスクリュー速度
Ｖｓより低くするようにしている。

【００３３】すなわち、前記スクリュー速度Ｖｓに対す
るフライト速度Ｖｆの速度比γ γ＝Ｖｆ／Ｖｓ としたとき、 γ＜１ にする。この場合、見掛け上フライト速度Ｖｆがスクリ
ュー速度Ｖｓより低くされるので、樹脂はスクリュー１
２の外周面上を滑って加熱シリンダ１１の内周面上で停
滞することになる。したがって、加熱シリンダ１１の内
周面の近傍の樹脂に加わる摩擦抵抗を小さくすることが
できる。

【００３４】ところが、フライト速度Ｖｆが樹脂の種類
によって決まる限界値より低くされると、スクリュー１
２が前進するのに対して、樹脂は前記加熱シリンダ１１
の内周面上でほぼ停止した状態になる。この場合、前述
されたように、射出工程時に逆止リング２８は遮断位置
に置かれ、穴２８ａ、２９ａが遮断された状態に置かれ
るので、樹脂がフライト部２１側に流れ込むことはな
い。したがって、前記樹脂供給部Ｐ１から計量部Ｐ３に
かけて、特に、フライト部２１の前端の近傍において樹
脂圧力が低下してしまう。その結果、計量工程時に樹脂
の計量を安定して行うことができず、成形品にボイド、
シルバーストリーク等が発生し、成形品の品質を低下さ
せてしまう。

【００３５】そこで、樹脂の種類に対応させて設定され
た速度比γの最小値γ_MIN が、γ_MIN ≦γにされる。し
たがって、速度比γは、１より小さく、かつ、最小値γ
_MIN 以上、例えば、０．１〜０．９の範囲に設定され
る。

【００３６】そして、フライト速度設定器６８は、この
ようにあらかじめ設定された速度比γをゲイン設定器７
５に送る。該ゲイン設定器７５は、速度比γ、及び射出
用モータ回転数設定器７３から送られた射出用モータ回
転数指令Ｎ_Iiを受けると、前記速度比γをゲインとし
て、各スクリュー位置Ｓ_i に対応させて一次のフライト
速度指令としての一次の計量用モータ回転数指令Ｎ
_fi（ｉ＝１、２、…）を算出して発生させ、該一次の計
量用モータ回転数指令Ｎ_fiをフィルタ７６に送る。

【００３７】前記フィルタ７６は、一次の計量用モータ
回転数指令Ｎ_fiを所定の緩衝要素で緩衝させることによ
って、一次の計量用モータ回転数指令Ｎ_fiの波形を鈍ら
せ、各スクリュー位置Ｓ_i に対応させて二次のフライト
速度指令としての二次の計量用モータ回転数指令Ｎ
_Fi（ｉ＝１、２、…）を算出し、該二次の計量用モータ
回転数指令Ｎ_Fiを減算器７８に送る。該減算器７８は、
前記二次の計量用モータ回転数指令Ｎ_Fi及び計量用モー
タ回転数ｎ_M を受けると、二次の計量用モータ回転数指
令Ｎ_Fiと計量用モータ回転数ｎ_M との偏差Δｎ_F を算出
し、該偏差Δｎ_F を電流指令Ｉ_F として計量用サーボア
ンプ６５に送る。このようにして、前記スクリュー１２
はスクリュー回転数Ｎｆで回転させられる。なお、前記
ゲイン設定器７５、フィルタ７６及び減算器７８によっ
てフライト速度制御手段が構成され、該フライト速度制
御手段によってフライト速度Ｖｆが制御される。

【００３８】前記フィルタ７６において、一次の計量用
モータ回転数指令Ｎ_fiの波形を鈍らせる場合、一次遅
れ、正弦波等の波形を利用したり、一次関数、指数関
数、ランプ関数等の関数を利用したりすることができ
る。なお、記憶手段としてのメモリ６７に、一次、二次
の計量用モータ回転数指令Ｎ_fi、Ｎ_Fiの回転数パターン
を格納し、該回転数パターンを読み出してフライト速度
Ｖｆを制御することもできる。

【００３９】ところで、射出用モータ５３とスクリュー
１２との間の第１の回転伝導手段における慣性、機械的
なガタ等による特性と、計量用モータ４１とスクリュー
１２との間の第２の回転伝動手段における慣性、機械的
なガタ等による特性とが異なるので、スクリュー速度Ｖ
ｓの変更のタイミングがフライト速度Ｖｆの変更のタイ
ミングより遅れると、スクリューヘッド２７の前端に加
わる射出圧力が変動し、成形不良が発生し、成形品の品
質が低下してしまう。

【００４０】ところが、前述されたように、フィルタ７
６によって一次の計量用モータ回転数指令Ｎ_fiの波形が
鈍らせられ、各スクリュー位置Ｓ_i に対応させて二次の
計量用モータ回転数指令Ｎ_Fiが算出されて発生させられ
るようになっているので、スクリュー速度Ｖｓの変更の
タイミングとフライト速度Ｖｆの変更のタイミングとを
一致させることができる。したがって、スクリュー１２
の前進に伴って発生させられる射出圧力が、二次の計量
用モータ回転数指令Ｎ_Fiの変更に伴って変動するのを防
止することができる。その結果、成形不良が発生するこ
とがなく、成形品の品質を向上させることができる。

【００４１】本実施の形態においては、図６に示される
ように、射出用モータ回転数指令Ｎ _Ii及び一次の計量用
モータ回転数指令Ｎ_fiは、いずれもステップ状に変化さ
せられるようになっているが、制御の追随性を向上させ
るために、一次遅れ、正弦波等の波形を利用したり、一
次関数、指数関数、ランプ関数等の関数を利用したりし
て射出用モータ回転数指令Ｎ_Ii及び一次の計量用モータ
回転数指令Ｎ_fiをあらかじめ鈍らせることができる。そ
の場合、フィルタ７６は、一次の計量用モータ回転数指
令Ｎ_fiを更に鈍らせ、二次の計量用モータ回転数指令Ｎ
_Fiを算出する。

【００４２】次に、前記構成の制御装置６２の動作につ
いて説明する。

【００４３】なお、図５の波形は、スクリュー１２の回
転方向を表し、正の値を採る場合、スクリュー１２は正
方向に回転させられ、０である場合、スクリュー１２の
回転は停止させられ、負の値を採る場合、スクリュー１
２は逆方向に回転させられる。

【００４４】まず、制御装置６２内の図示されない逆止
リング２８の連通制御手段は、タイミングｔ１で前記計
量用モータ４１を正方向に駆動して、スクリュー１２を
時間τ１だけスクリュー回転数Ｎ１で正方向に回転させ
る。したがって、スクリュー１２に対して逆止リング２
８が角度θだけ回動させられて連通位置に置かれ、前記
穴２８ａ、２９ａが連通させられる。続いて、タイミン
グｔ２で計量工程が開始され、制御装置６２内の図示さ
れない計量制御手段は、前記計量用モータ４１を計量用
モータ回転数指令Ｎ_M に従って正方向に駆動し、スクリ
ュー１２を時間τ２だけスクリュー回転数Ｎ２で正方向
に回転させるとともに、射出用モータ５３を駆動してス
クリュー１２を後退させて、計量を行う。この間、逆止
リング２８は連通位置に置かれ、前記穴２８ａ、２９ａ
が連通させられたままにされる。その結果、前記樹脂
は、前記溝２４に沿って前進し、その間に加熱シリンダ
１１によって加熱され溶融させられた後、穴２８ａ、２
９ａを通って前方に流れ、スクリューヘッド２７の前方
に蓄えられる。

【００４５】このようにして、タイミングｔ３で計量工
程が完了すると、制御装置６２内の図示されない逆止リ
ング２８の遮断制御手段は、タイミングｔ４で前記計量
用モータ４１を逆方向に駆動してスクリュー１２を時間
τ３だけスクリュー回転数Ｎ３で逆方向に回転させる。
したがって、スクリュー１２に対して逆止リング２８が
角度θだけ回動させられて遮断位置に置かれ、前記穴２
８ａ、２９ａが遮断される。

【００４６】続いて、タイミングｔ５で射出工程が開始
され、制御装置６２内の図示されない射出制御手段及び
スクリュー前進制御手段は、射出用モータ５３を射出用
モータ回転数指令Ｎ_Iiに従って駆動し、スクリュー１２
を所定のスクリュー速度Ｖｓで前進させ、前記スクリュ
ーヘッド２７の前方に蓄えられた樹脂を射出ノズル１３
から射出する。この間、前記フライト速度制御手段は、
計量用モータ４１を二次の計量用モータ回転数指令Ｎ_Fi
に従って逆方向に駆動してフライト２３を見掛け上のフ
ライト速度Ｖｆで前進させる。

【００４７】このとき、スクリューヘッド２７の前方に
蓄えられた樹脂の一部は、逆流して後方に移動しようと
するが、前記穴２８ａ、２９ａが遮断されているので、
スクリューヘッド２７の前方の樹脂がフライト部２１に
逆流するのを防止することができる。したがって、射出
工程時における樹脂の充填量を安定させることができ、
成形品の品質を向上させることができる。また、射出工
程時のフライト部２１における樹脂を安定させることが
できるので、計量工程時に計量を安定して行うことがで
き、樹脂の熱履歴を安定させることができ、さらに、樹
脂の温度を安定させることができる。

【００４８】そして、前記制御装置６２は、スクリュー
位置検出器８１によって検出されたスクリュー位置Ｓ_i
が所定の位置になると、速度制御から圧力制御に切り換
え、前記射出力に基づいて保圧制御を行い、タイミング
ｔ６で射出工程を完了する。

【００４９】なお、本実施の形態においては、前記スク
リュー１２を時間τ１だけ正方向に回転させた後、計量
工程が開始されるまでにわずかな時間を置くようにして
いるが、前記スクリュー１２を時間τ１だけ正方向に回
転させた後、直ちに計量工程を開始することもできる。
また、計量工程が完了した後、スクリュー１２が逆方向
に回転させられるまでにわずかな時間を置くようにして
いるが、計量工程が完了した後、直ちにスクリュー１２
を逆方向に回転させることもできる。さらに、前記スク
リュー１２を時間τ３だけ逆方向に回転させた後、射出
工程が開始されるまでにわずかな時間を置くようにして
いるが、前記スクリュー１２を時間τ３だけ逆方向に回
転させた後、直ちに射出工程を開始することもできる。
また、射出工程を開始する前にサックバックを行うこと
もできる。

【００５０】次に、前記最小値γ_MIN について説明す
る。

【００５１】図７は本発明の実施の形態における速度比
と摩擦抵抗との第１の関係図、図８は本発明の実施の形
態における速度比と樹脂圧力との第１の関係図、図９は
本発明の実施の形態における速度比と摩擦抵抗との第２
の関係図、図１０は本発明の実施の形態における速度比
と樹脂圧力との第２の関係図である。なお、図７及び９
において、横軸に速度比γを、縦軸に加熱シリンダ１１
（図２）の内周面の近傍の樹脂に加わる摩擦抵抗Ｆを、
図８及び１０において、横軸に速度比γを、縦軸にフラ
イト部２１の前端の近傍における樹脂圧力Ｐｆを採って
ある。

【００５２】例えば、ポリメチルメタクリル酸メチル樹
脂（メタクリル樹脂）のように、粘度の高い樹脂を使用
して成形を行う場合、図７及び８に示されるように、速
度比γが ０．２≦γ＜１ の範囲では、フライト速度Ｖｆが低くなるほど、摩擦抵
抗Ｆは小さくなり、樹脂圧力Ｐｆは低くなる。また、速
度比γが ０≦γ＜０．２ の範囲では、フライト速度Ｖｆを低くしても摩擦抵抗Ｆ
はほとんど変化しないが、樹脂圧力Ｐｆは低くなり、負
の値を採る。

【００５３】そして、例えば、ポリアミド樹脂のよう
に、粘度の低い樹脂を使用して成形を行う場合、図９及
び１０に示されるように、速度比γが ０．５≦γ＜１ の範囲では、フライト速度Ｖｆが低くなるほど、摩擦抵
抗Ｆは小さくなり、樹脂圧力Ｐｆは低くなる。また、速
度比γが ０≦γ＜０．５ の範囲では、フライト速度Ｖｆを低くしても摩擦抵抗Ｆ
はほとんど変化しないが、樹脂圧力Ｐｆは低くなり、負
の値を採る。

【００５４】そこで、前記ポリメチルメタクリル酸メチ
ル樹脂のように粘度の高い樹脂を使用して成形を行う場
合、速度比γを０．１〜０．３、好ましくは約０・２に
し、ポリアミド樹脂のように粘度の低い樹脂を使用して
成形を行う場合、速度比γを０．４〜０．６、好ましく
は約０・５に設定すると、フライト部２１の樹脂圧力Ｐ
ｆを負圧にすることなく、摩擦抵抗Ｆを最も小さくする
ことができる。

【００５５】このように、前記摩擦抵抗Ｆを小さくする
ことができるので、射出工程において、射出力と射出圧
力とを対応させることができ、十分な射出圧力で樹脂を
射出することができる。

【００５６】また、溝２４内の樹脂の溶融状態が、樹脂
供給部Ｐ１、圧縮部Ｐ２及び計量部Ｐ３を移動する間に
変化しても、前記樹脂に加わる摩擦抵抗Ｆを一定にする
ことができるので、射出圧力を安定させることができ
る。そして、型内圧を安定させることができるので、成
形品の品質を向上させることができる。

【００５７】また、射出工程中はスクリュー１２が常に
逆方向に回転させられるので、逆止リング２８は常に遮
断位置にバイアスが加えられた状態に置かれる。したが
って、射出工程中に逆止リング２８が外力を受けて連通
位置に置かれることがなくなるので、樹脂が逆流するの
を防止することができる。その結果、樹脂の計量を安定
して行うことができるので、成形品の品質を向上させる
ことができる。

【００５８】そして、十分な射出圧力で樹脂を射出する
ことができるので、射出力をその分小さくすることがで
きる。したがって、射出装置を小型化することができる
だけでなく、射出装置のコストを低くすることができ
る。また、摩擦抵抗Ｆが小さくなるので、樹脂が受ける
剪（せん）断熱が少なくなり、樹脂焼けが発生するのを
防止することができる。

【００５９】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させ
ることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除す
るものではない。

【００６０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、射出装置においては、加熱シリンダと、スクリュ
ー本体の外周面にフライトが形成されたフライト部、及
び該フライト部の前端に配設されたスクリューヘッドを
備え、前記加熱シリンダ内において回転自在に、かつ、
進退自在に配設されたスクリューと、該スクリューを回
転させるための第１の駆動手段と、前記スクリューを進
退させるための第２の駆動手段と、射出工程において、
前記第２の駆動手段を駆動して、スクリューを所定のス
クリュー速度で前進させるスクリュー前進制御手段と、
前記射出工程において、前記第１の駆動手段を駆動し
て、スクリューを計量工程時に回転させられる方向と逆
方向に回転させ、前記フライトを見掛け上スクリュー速
度より低いフライト速度で前進させるフライト速度制御
手段と、前記スクリュー速度を多段で変更するためのス
クリュー速度指令を発生させるスクリュー速度設定手段
と、前記フライト速度をスクリュー速度に対応させて多
段で変更するためのフライト速度指令を発生させるフラ
イト速度設定手段と、該フライト速度設定手段によって
発生させられたフライト速度指令を鈍らせる指令緩衝手
段とを有する。

【００６１】この場合、加熱シリンダの内周面の近傍の
樹脂に加わる摩擦抵抗を小さくすることができるので、
射出工程において、射出力と射出圧力とを対応させるこ
とができ、十分な射出圧力で樹脂を射出することができ
る。

【００６２】また、フライトによって形成される溝内の
樹脂の溶融状態が、フライト部を移動する間に変化して
も、前記樹脂に加わる摩擦抵抗を一定にすることができ
るので、射出圧力を安定させることができる。そして、
型内圧を安定させることができるので、成形品の品質を
向上させることができる。

【００６３】しかも、十分な射出圧力で樹脂を射出する
ことができるので、射出力をその分小さくすることがで
きる。したがって、射出装置を小型化することができる
だけでなく、射出装置のコストを低くすることができ
る。また、摩擦抵抗が小さくなるので、樹脂が受ける剪
断熱が少なくなり、樹脂焼けが発生するのを防止するこ
とができる。

【００６４】そして、フライト速度設定手段によって発
生させられたフライト速度指令が鈍らせられるので、ス
クリュー速度の変更のタイミングとフライト速度の変更
のタイミングとを一致させることができる。したがっ
て、スクリューの前進に伴って発生させられる射出圧力
が、鈍らせられたフライト速度指令の変更に伴って変動
するのを防止することができる。その結果、成形不良が
発生することがなく、成形品の品質を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における射出装置の制御回
路の要部ブロック図である。

【図２】本発明の実施の形態における射出装置の要部拡
大図である。

【図３】本発明の実施の形態における射出装置の概念図
である。

【図４】本発明の実施の形態における射出装置の制御回
路の概略図である。

【図５】本発明の実施の形態における制御装置の動作を
示す第１のタイムチャートである。

【図６】本発明の実施の形態における制御装置の動作を
示す第２のタイムチャートである。

【図７】本発明の実施の形態における速度比と摩擦抵抗
との第１の関係図である。

【図８】本発明の実施の形態における速度比と樹脂圧力
との第１の関係図である。

【図９】本発明の実施の形態における速度比と摩擦抵抗
との第２の関係図である。

【図１０】本発明の実施の形態における速度比と樹脂圧
力との第２の関係図である。

【符号の説明】

１１ 加熱シリンダ １２ スクリュー ２１ フライト部 ２３ フライト ２７ スクリューヘッド ４１ 計量用モータ ５３ 射出用モータ ６２ 制御装置 ６６ スクリュー速度設定器 ６８ フライト速度設定器 ７５ ゲイン設定器 ７６ フィルタ ７８ 減算器 Ｎ_fi、Ｎ_Fi 一次、二次の計量用モータ回転数指令 Ｖｓ_oi スクリュー速度指令

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−236617（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−288727（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−276448（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）加熱シリンダと、 （ｂ）スクリュー本体の外周面にフライトが形成された
   フライト部、及び該フライト部の前端に配設されたスク
   リューヘッドを備え、前記加熱シリンダ内において回転
   自在に、かつ、進退自在に配設されたスクリューと、 （ｃ）該スクリューを回転させるための第１の駆動手段
   と、 （ｄ）前記スクリューを進退させるための第２の駆動手
   段と、 （ｅ）射出工程において、前記第２の駆動手段を駆動し
   て、スクリューを所定のスクリュー速度で前進させるス
   クリュー前進制御手段と、 （ｆ）前記射出工程において、前記第１の駆動手段を駆
   動して、スクリューを計量工程時に回転させられる方向
   と逆方向に回転させ、前記フライトを見掛け上スクリュ
   ー速度より低いフライト速度で前進させるフライト速度
   制御手段と、 （ｇ）前記スクリュー速度を多段で変更するためのスク
   リュー速度指令を発生させるスクリュー速度設定手段
   と、 （ｈ）前記フライト速度をスクリュー速度に対応させて
   多段で変更するためのフライト速度指令を発生させるフ
   ライト速度設定手段と、 （ｉ）該フライト速度設定手段によって発生させられた
   フライト速度指令を鈍らせる指令緩衝手段とを有するこ
   とを特徴とする射出装置。
2. 【請求項２】 （ａ）計量工程において、第１の駆動手
   段を駆動してスクリューを正方向に回転させ、 （ｂ）スクリュー速度を多段で変更するためのスクリュ
   ー速度指令を発生させ、 （ｃ）フライト速度を前記スクリュー速度に対応させて
   多段で変更するためのフライト速度指令を発生させ、 （ｄ）フライト速度設定手段によって発生させられたフ
   ライト速度指令を鈍らせ、 （ｅ）射出工程において、第２の駆動手段を駆動し、前
   記スクリューをスクリュー速度指令に従って所定のスク
   リュー速度で前進させ、かつ、前記第１の駆動手段を駆
   動し、スクリューを計量工程時に回転させられる方向と
   逆方向に回転させ、前記フライトを、鈍らせられたフラ
   イト速度指令に従って見掛け上前記スクリュー速度より
   低いフライト速度で前進させることを特徴とする射出装
   置の制御方法。