JP3329774B2 - 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
ーを計量用モータ及び射出用モータ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、スクリューを正方向に回転させると、ホッ
パから落下した樹脂が溶融させられ、前記溝に沿って前
進させられ、スクリューヘッドの前方に蓄えられ、それ
に伴ってスクリューは後退させられる。また、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なり、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、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、射出工程においてスクリューを逆
方向に回転させることによって、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。
したがって、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、十分な射出圧力を発生させるこ
とができる。

【０００８】ところで、射出用モータ及び計量用モータ
の駆動を開始するに当たり、射出用モータ回転数指令を
ステップ状に立ち上げ、計量用モータ回転数指令をステ
ップ状に立ち下げると、オーバシュートが発生してしま
う。すなわち、実際の射出用モータにおける射出用モー
タ回転数はステップ状には立ち上がらず、遅れて立ち上
がり、目標値に到達してもそのまま高くなり、その後、
目標値より低くなってしまう。同様に、実際の計量用モ
ータにおける計量用モータ回転数はステップ状には立ち
下がらず、遅れて立ち下がり、目標値に到達してもその
まま低くなり、その後、目標値より高くなってしまう。

【０００９】したがって、射出用モータ回転数指令及び
計量用モータ回転数指令を切り換えるに当たり、射出用
モータ回転数指令及び計量用モータ回転数指令をいずれ
もパターン発生器によって発生させられたスクリュー速
度パターンに従って、例えば、一次関数で変化させ、徐
々に立ち上げたり、立ち下げたりするようにしている。

【００１０】ところが、射出用モータと計量用モータと
は、出力トルク、慣性等が互いに異なるので、応答性も
異なる。したがって、射出用モータ回転数指令及び計量
用モータ回転数指令の各変化率が境界値を超えると、た
とえ前記各変化率を等しくしても、実際の射出用モータ
回転数の立ち上がる変化率と計量用モータ回転数の立ち
下がる変化率とを等しくすることができない。その結
果、同じタイミングで駆動を開始しても、射出用モータ
回転数の立上げが終了するタイミングと計量用モータ回
転数の立下げが終了するタイミングとが異なり、立上げ
が終了した後の射出用モータ回転数又は立下げが終了し
た後の計量用モータ回転数が変動してしまう。そして、
射出圧力が変動してしまうので成形不良が発生してしま
う。

【００１１】また、スクリュー速度が多段で変更される
のに伴って、フライトの見掛け上の前進速度を、スクリ
ュー速度に対応させて多段で変更する場合、射出用モー
タ回転数指令及び計量用モータ回転数指令を多段で切り
換える必要があるが、この場合も、切換えが行われるご
とに射出用モータ回転数又は計量用モータ回転数が変動
してしまう。その結果、射出圧力が変動してしまうので
成形不良が発生してしまう。

【００１２】本発明は、前記従来の射出装置の問題点を
解決して、射出圧力を安定させることができ、成形不良
が発生するのを防止す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。

【００１３】

【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、スク
リュー速度パターンを発生させるパターン発生器と、前
記スクリュー速度パターンに基づいてスクリュー速度指
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設定するためのフ
ライト速度指令を発生させるフライト速度設定手段とを
有する。

【００１４】そして、前記スクリュー速度パターンは、
第１、第２の駆動手段のうちの応答性の低い方に合わせ
て設定される。

【００１５】本発明の射出装置の制御方法においては、
射出工程において、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、前記射出工程
において、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、スクリュー速度パターンを発生させ、該
スクリュー速度パターンに基づいてスクリュー速度指令
を発生させ、前記フライト速度をスクリュー速度に対応
させて設定するためのフライト速度指令を発生させる。

【００１６】そして、前記スクリュー速度パターンは、
第１、第２の駆動手段のうちの応答性の低い方に合わせ
て設定される。

【００１７】

【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。

【００１８】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。

【００１９】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内において回
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。

【００２０】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。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。

【００２１】計量工程時に前記スクリュー１２を正方向
に回転させると、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内を前進させられ、スクリ
ューヘッド２７の前方に蓄えられ、それに伴ってスクリ
ュー１２が後退させられる。なお、前記溝２４内の樹脂
は、前記樹脂供給部Ｐ１において図に示されるようなペ
レット状の形状を有し、圧縮部Ｐ２において半溶融状態
になり、計量部Ｐ３において完全に溶融させられて液状
になる。

【００２２】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
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。

【００２３】そのために、前記スクリューヘッド２７
は、前半部に円錐（すい）形のヘッド本体部２５を、後
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。

【００２４】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。

【００２５】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、逆止リング２８がスクリューヘ
ッド２７に対して回動させられることによって、前記穴
２８ａ、２９ａが選択的に連通させられる。したがっ
て、逆止リング２８は、前記スクリューヘッド２７の前
方とフライト部２１との間を連通する連通位置、及び前
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を採る。なお、逆止防止装置は、逆
止リング２８及び押金２９から成る。

【００２６】ところで、前記加熱シリンダ１１の後端は
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
退自在に配設される。なお、前記前方射出サポート３１
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。

【００２７】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、第１の駆
動手段として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ので、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。

【００２８】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によって回転運動を
直線運動に変換する運動方向変換手段が構成される。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、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５３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ので、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を前進又は後退させることがで
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。

【００２９】次に、射出装置の制御回路について説明す
る。

【００３０】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射出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射出
装置の動作を示す第２のタイムチャートである。

【００３１】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、７６はスクリュー速度のスクリュー速度パター
ンＰｔを発生させ、該スクリュー速度パターンＰｔをス
クリュー速度設定器６６に送るパターン発生器、８１は
スクリュー１２（図２）の位置を検出するスクリュー位
置検出器である。

【００３２】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。

【００３３】次に、射出装置の動作について説明する。

【００３４】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Δｎ_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。

【００３５】また、射出工程においては、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は、パターン発生器７６
から送られたスクリュー速度パターンＰｔに基づいて、
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、…）を発生させ、該スクリュー速
度指令Ｖｓ_oiを射出用モータ回転数設定器７３に送る。
該射出用モータ回転数設定器７３は、スクリュー速度指
令Ｖｓ_oiを受けると、該スクリュー速度指令Ｖｓ_oi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Δｎ_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。

【００３６】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、前記プレッシャプレート
３４（図３）及びドライブシャフト３５を介して前記ロ
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。

【００３７】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１１の内周面
がスクリュー１２の外周面より粗くされる。

【００３８】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。

【００３９】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、加熱シリンダ１１に対してフライ
ト２３が見掛け上前進する速度、すなわち、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。

【００４０】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の速度比をγ γ＝Ｖｆ／Ｖｓ としたとき、 γ＜１ にする。この場合、フライト速度Ｖｆが低くされるの
で、樹脂はスクリュー１２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。

【００４１】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を超えて低くされると、スクリュ
ー１２が前進するのに対し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、射出
工程時に逆止リング２８は遮断位置に置かれ、前記穴２
８ａ、２９ａが遮断されるので、スクリューヘッド２７
の前方に蓄えられた樹脂がフライト部２１側に逆流する
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、計量部Ｐ３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
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。

【００４２】そこで、樹脂の種類に対応させて設定され
た速度比γの最小値をγ_MIN とすると、γ_MIN ≦γにさ
れる。したがって、速度比γは、１より小さく最小値γ
_MIN 以上、例えば、０．１〜０．９の範囲に設定され
る。

【００４３】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、前記射出用モータ回
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 に対応させてフライト速度指
令として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、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、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、
制御装置６２は計量用モータ４１を駆動する。なお、前
記ゲイン設定器７５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
てフライト速度制御が行われる。

【００４４】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、記憶手段
としてのメモリ６７に、計量用モータ回転数指令Ｎ_Fiを
格納し、該計量用モータ回転数指令Ｎ_Fiを読み出してフ
ライト速度制御を行うこともできる。

【００４５】次に、前記構成の制御装置６２の動作につ
いて説明する。

【００４６】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。

【００４７】まず、制御装置６２内の図示されない逆止
リング連通制御手段は、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τ
１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２８が角
度θだけ回動させられることになり、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
れる。

【００４８】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（図
２における右方に移動）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、２
９ａが連通させられる。その結果、前記樹脂は、前記溝
２４に沿って前進（図２における左方に移動）するとと
もに、加熱シリンダ１１によって加熱され、溶融させら
れ、穴２８ａ、２９ａ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。

【００４９】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
だけ回動させられることになり、逆止リング２８は遮断
位置に置かれ、前記穴２８ａ、２９ａが遮断される。

【００５０】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に従って駆動してスクリュー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。また、前記フライト速度制御手段は、計
量用モータ４１を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をフライト速度Ｖｆで前
進させる。

【００５１】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。

【００５２】したがって、射出工程時に、図示されない
金型のキャビティ空間に充填される樹脂の量、すなわ
ち、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。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 が所定の値になると、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。

【００５３】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
工程を開始す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を時間τ３
だけ逆方向に回転させ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を時間τ３だけ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、射出工程を開始す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。

【００５４】ところで、射出工程において、射出用モー
タ５３及び計量用モータ４１の駆動を開始するに当た
り、射出用モータ回転数指令Ｎ_Iiをステップ状に立ち上
げ、計量用モータ回転数指令Ｎ_Fiをステップ状に立ち下
げると、オーバシュートが発生してしまう。すなわち、
実際の射出用モータ回転数ｎ_I はステップ状には立ち上
がらず、遅れて立ち上がり、目標値に到達してもそのま
ま高くなり、その後、目標値より低くなってしまう。同
様に、実際の計量用モータ回転数ｎ_M はステップ状には
立ち下がらず、遅れて立ち下がり、目標値に到達しても
そのまま低くなり、その後、目標値より高くなってしま
う。

【００５５】したがって、射出用モータ回転数指令Ｎ_Ii
及び計量用モータ回転数指令Ｎ_Fiを切り換えるに当た
り、射出用モータ回転数指令Ｎ_Ii及び計量用モータ回転
数指令Ｎ_Fiをいずれもパターン発生器７６によって発生
させられたスクリュー速度パターンＰｔに従って、例え
ば、一次関数で変化させ、図６に示されるように、徐々
に立ち上げたり、立ち下げたりするようにしている。な
お、射出用モータ回転数指令Ｎ_Ii及び計量用モータ回転
数指令Ｎ_Fiを一次関数で変化させるのに代えて、一次遅
れ、正弦波等の波形を利用したり、指数関数、ランプ関
数等の他の関数を利用したりすることができる。

【００５６】ところで、射出用モータ５３と計量用モー
タ４１とは、出力トルク、慣性等が互いに異なるので、
応答性も異なる。

【００５７】そこで、前記スクリュー速度パターンＰｔ
が、射出用モータ５３及び計量用モータ４１のうちの応
答性の低い方に対応させて設定される。

【００５８】図７は本発明の実施の形態における射出装
置の動作を示す第３のタイムチャートである。

【００５９】図において、Ｐｔはスクリュー速度パター
ン、ｎ_I は射出用モータ回転数、ｎ _M は計量用モータ回
転数である。

【００６０】この場合、射出用モータ回転数指令Ｎ
_Ii（図１）及び計量用モータ回転数指令Ｎ_Fiの各変化率
が境界値を超えると、たとえ前記各変化率を等しくして
も、実際の射出用モータ回転数ｎ_I の立ち上がる変化率
と計量用モータ回転数ｎ_M の立ち下がる変化率とを等し
くすることができない。

【００６１】例えば、射出用モータ５３の応答性が計量
用モータ４１の応答性より高い場合、前記スクリュー速
度パターンＰｔを図の一点鎖線で示されるように設定す
ると、射出用モータ回転数指令Ｎ_Iiの変化率は境界値を
超えることはないが、計量用モータ回転数指令Ｎ_Fiの変
化率が境界値を超えてしまう。そして、射出用モータ回
転数ｎ_I は一点鎖線で示されるようにスクリュー速度パ
ターンＰｔの変化に追随して変化するが、計量用モータ
回転数ｎ_M は実線で示されるようにスクリュー速度パタ
ーンＰｔの変化に追随することができないまま変化す
る。

【００６２】その場合、同じタイミングｔ１１で射出用
モータ５３及び計量用モータ４１の駆動を開始しても、
射出用モータ回転数ｎ_I の立上げが終了するタイミング
ｔ１２と計量用モータ回転数ｎ_M の立下げが終了するタ
イミングｔ１３とが異なり、立上げが終了した後の射出
用モータ回転数ｎ_I 又は立下げが終了した後の計量用モ
ータ回転数ｎ_M が変動してしまう。したがって、射出圧
力が変動してしまうので成形不良が発生してしまう。

【００６３】そこで、前記スクリュー速度パターンＰｔ
を応答性の低い方、この場合、計量用モータ４１に合わ
せて図の実線で示されるように設定すると、射出用モー
タ回転数指令Ｎ_Ii及び計量用モータ回転数指令Ｎ_Fiの各
変化率はいずれも境界値を超えることがなくなる。そし
て、射出用モータ回転数ｎ_I 及び計量用モータ回転数ｎ
_M はいずれも実線で示されるようにスクリュー速度パタ
ーンＰｔの変化に追随して変化する。

【００６４】その場合、同じタイミングｔ１１で駆動を
開始すると、計量用モータ回転数ｎ _M の立下げが終了す
るタイミングｔ１３で射出用モータ回転数ｎ_I の立上げ
が終了するので、立上げが終了した後の射出用モータ回
転数ｎ_I 又は立下げが終了した後の計量用モータ回転数
ｎ_M が変動するのを防止することができる。したがっ
て、射出圧力を安定させることができ、成形不良が発生
するのを防止することができる。

【００６５】また、スクリュー速度Ｖｓが多段で変更さ
れるのに伴って、フライト速度Ｖｆを、スクリュー速度
Ｖｓに対応させて多段で変更する場合、射出用モータ回
転数指令Ｎ_Ii及び計量用モータ回転数指令Ｎ_Fiを多段で
切り換える必要があるが、この場合も、スクリュー速度
パターンＰｔが応答性の低い方に合わせて設定されるの
で、切換えが行われるごとに射出用モータ回転数ｎ_I 又
は計量用モータ回転数ｎ_M が変動することがない。した
がって、射出圧力が変動しないので成形不良が発生する
のを防止することができる。

【００６６】次に、前記最小値γ_MIN について説明す
る。

【００６７】図８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９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１０
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１１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８及び
１０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を
Ｆを採ってある。また、図９及び１１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。

【００６８】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８及び９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。

【００６９】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１０
及び１１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。

【００７０】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、樹脂圧力Ｐｆ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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】

【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、スクリュー速度パターンを発生させるパターン発生
器と、前記スクリュー速度パターンに基づいてスクリュ
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設定する
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
手段とを有する。

【００７７】そして、前記スクリュー速度パターンは、
第１、第２の駆動手段のうちの応答性の低い方に合わせ
て設定される。

【００７８】この場合、射出用モータ回転数指令及び計
量用モータ回転数指令の各変化率はいずれも境界値を超
えることがない。そして、射出用モータ回転数及び計量
用モータ回転数はいずれもスクリュー速度パターンの変
化に追随して変化する。

【００７９】その場合、同じタイミングで駆動を開始す
ると、計量用モータ回転数の立下げが終了するタイミン
グで射出用モータ回転数の立上げが終了するので、立上
げが終了した後の射出用モータ回転数又は立下げが終了
した後の計量用モータ回転数が変動するのを防止するこ
とができる。したがって、射出圧力を安定させることが
でき、成形不良が発生するのを防止することができる。

【００８０】また、スクリュー速度が多段で変更される
のに伴って、フライト速度を、スクリュー速度に対応さ
せて多段で変更する場合、射出用モータ回転数指令及び
計量用モータ回転数指令を多段で切り換える必要がある
が、この場合も、スクリュー速度パターンが応答性の低
い方に合わせて設定されるので、切換えが行われるごと
に射出用モータ回転数又は計量用モータ回転数が変動す
ることがない。そして、射出圧力を安定させることがで
き、成形不良が発生するのを防止することができる。

【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射出装置の動作を
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射出装置の動作を
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射出装置の動作を
示す第３のタイムチャートである。

【図８】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９】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１０】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１１】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 パターン発生器 ７８ 減算器 Ｎ_Fi 計量用モータ回転数指令 Ｐｔ スクリュー速度パターン 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) (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）スクリュー速度パターンを発生させるパターン発
   生器と、 （ｈ）前記スクリュー速度パターンに基づいてスクリュ
   ー速度指令を発生させるスクリュー速度設定手段と、 （ｉ）前記フライト速度をスクリュー速度に対応させて
   設定するためのフライト速度指令を発生させるフライト
   速度設定手段とを有するとともに、 （ｊ）前記スクリュー速度パターンは、第１、第２の駆
   動手段のうちの応答性の低い方に合わせて設定されるこ
   とを特徴とする射出装置。
2. 【請求項２】 （ａ）射出工程において、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、 （ｂ）前記射出工程において、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、 （ｃ）スクリュー速度パターンを発生させ、 （ｄ）該スクリュー速度パターンに基づいてスクリュー
   速度指令を発生させ、 （ｅ）前記フライト速度をスクリュー速度に対応させて
   設定するためのフライト速度指令を発生させるととも
   に、 （ｆ）前記スクリュー速度パターンは、第１、第２の駆
   動手段のうちの応答性の低い方に合わせて設定されるこ
   とを特徴とする射出装置の制御方法。