JP3415190B2 - スクリュ回転制御方法とその射出成形機 - Google Patents

スクリュ回転制御方法とその射出成形機

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JP3415190B2 JP09087993A JP9087993A JP3415190B2 JP 3415190 B2 JP3415190 B2 JP 3415190B2 JP 09087993 A JP09087993 A JP 09087993A JP 9087993 A JP9087993 A JP 9087993A JP 3415190 B2 JP3415190 B2 JP 3415190B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C2045/1784Component parts, details or accessories not otherwise provided for; Auxiliary operations not otherwise provided for
    • B29C2045/1792Machine parts driven by an electric motor, e.g. electric servomotor

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  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この本発明は、粘度の高い樹脂の
混練時に特に効果的なスクリュ回転制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】射出成形作業を概説すれば、射出成形機
の加熱筒に原料樹脂を供給して加熱溶融させつつ混練
し、混練樹脂を計量した後、計量樹脂を金型に射出して
所定の形状に成形する。前記混練工程では、供給樹脂を
加熱しつつスクリュを回転させて混練するのであるが、
起動時にはスクリュ溝と加熱筒内壁との間に次のショッ
トの樹脂が充填されている。この樹脂が溶融状態におい
て高粘度である場合、起動時に大きな回転力をスクリュ
に与えるとスクリュに大きな捩り力がかかる事になる。
起動後は、順次樹脂が加熱筒の先端方向に送られて計量
が行われるのであるが、このときの回転トルクは起動時
に比べて小さい。一方、スクリュの回転は単なるシーケ
ンス制御によって制御されるだけで、特別な制御が行わ
れておらず、計量用モータに直結されているためにスク
リュの回転数は起動直後にシーケンス制御により、短時
間(通常は0.1秒程度)でオペレータが入力した設定
速度まで上昇する。従って、溶融樹脂粘度が高い場合に
は、起動時の回転衝撃力によりスクリュやスクリュヘッ
ドがねじ切られる事がある。従来例におけるスクリュの
回転数−時間線図を図に示す。これによれば、スクリ
ュは計量開始信号の入力と殆ど同時に設定回転数まで急
激に立ち上がっている事が分かる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来例
の欠点に鑑みてなされたもので、本発明の解決しようと
する課題は、高粘度溶融樹脂の使用時でもスクリュの回
転起動時にスクリュに回転衝撃力が発生せず、スクリュ
やスクリュヘッドの折損がないスクリュ回転制御方法並
びにこのような機能を有する射出成形機を提供すること
にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明のスクリュ回転制
御方法は、『計量用モータ(11)の回転にてスクリュ(2)
を回転させ、加熱筒(1)内の原料樹脂を加熱混練して加
熱筒(1)の先端貯留部(8)に溶融樹脂を計量しつつ貯留し
て行く原料樹脂の混練計量工程において、計量樹脂の射
出後、スクリュ(2)の回転起動時に起動時から極く短時
(t)だけスロープタイマ(T)を働かせることによって計
量用モータ(11)の立ち上がり速度を抑制して第1設定回
転数に到達させ、続いて制御装置(CONT)のフィードバッ
ク制御によって計量用モータ(11)の回転数を設定回転数
まで急激に立ち上げ、然る後、計量用モータ(11)を設定
回転数で回転させる』ことを特徴とする。又、本発明装
置は、『(1) 計量樹脂を加熱する加熱筒(1)と、(2)
前記加熱筒(1)内に往復移動自在且つ回転自在に配設さ
れた樹脂計量用のスクリュ(2)と、(3) 前記スクリュ
(2)に接続され、前記スクリュ(2)を回転させる計量用モ
ータ(11)と、(4) 前記スクリュ(2)に接続され、スクリ
ュ(2)を前進させて計量樹脂を射出する射出用モータ(1
6)と、(5) 計量樹脂の射出後、スクリュ(2)の回転起動
時に、起動時から極く短時間(t)だけ作動し、計量用モ
ータ(11)の立ち上がり速度を抑制して第1設定回転数に
達するように計量用モータ(11)の回転数を制御するスロ
ープタイマ(T)と、(6) 前記スロープタイマ(T)の作動
終了後、第1設定回転数から設定回転数までフィードバ
ック制御にて急速に立ち上げ、設定回転数に達した後は
該設定回転数で回転するように計量用モータ(11)をフィ
ードバック制御する制御装置(CONT)とを備えた』事を特
徴とする。これにより、回転起動時から所定の極く短
間(t)だけスロープタイマ(T)を働かせる事により、フィ
ードバック制御によるスクリュ(2)の立ち上がり時の急
速回転が緩和され、回転衝撃力の発生が抑制される事に
なる。その結果、溶融樹脂(特に高粘性樹脂)によるス
クリュ(2)やスクリュヘッド(10)の折損事故を防止する
事ができる。尚、スロープタイマ(T)の作動時間は、図
3のように立ち上がりの極くわずかの時間(例えば、
0.3秒程度)とする。このようにすることで、スロー
プタイマ(T)を用いたにも拘らず設定回転数に達するま
での立ち上がりトータル時間(S)を短くすることができ
る。
【0005】
【実施例】以下、本発明を図示実施例に従って詳述する
が、これによって本発明が限定されるものではない。図
1中、(1)は加熱筒であり、(2)はスクリュで、加熱筒
(1)内を回転且つ往復運動するように配設されている。
(K)はスクリュ(2)の駆動機構である。加熱筒(1)の先端
にはノズル(5)が装着されており、加熱筒(1)とノズル
(5)の外周にはバンドヒータ(4)がそれぞれ巻着されてい
る。又、加熱筒(1)の後端上面部には原料供給筒(6)が設
置されており、例えば、ホッパのような原料供給装置
(図示せず)が接続されており、原料樹脂が加熱筒(1)の
後部の原料供給口(7)を通ってスクリュ(2)に連続的に供
給するようになっている。
【0006】スクリュ(2)の表面には螺旋溝(3)がそれぞ
れ形成されており、前記螺旋溝(3)は後部から先端部分
に行く程次第に溝深さが浅くなるように形成されてお
り、原料樹脂は、後部の深溝部分から浅溝部分に順次送
られ、加熱筒(1)の先端貯留部(8)に計量されて貯留され
るようになっている。
【0007】(9)は、スクリュ(2)の先端部分にスクリュ
ヘッド(10)と共に回転し、且つ軸方向にスライドするよ
うに嵌挿されたチェックリングであり、(10)は、スクリ
ュ(2)の先端面に螺着されたスクリュヘッドである。
【0008】駆動機構(K)は、スクリュ回転機構(K1)と
スクリュ前進後退機構(K2)とで構成されている。前記両
機構(K1)(K2)は公知の構造であるので、ここでは簡単に
説明するに止める。(11)は計量用モータ、(12)は計量駆
動側ギア、(13)はスプライン軸(15)に噛合しているスプ
ラインナット(13)で、計量従動側ギア(14)に固定されて
いる。計量従動側ギア(14)と計量駆動側ギア(12)とは噛
合しており、計量用モータ(11)の回転をスプライン軸(1
5)に伝達する働きをなしている。(15)はスプライン軸で
接続部(L)を介してスクリュ(2)に接続されている。
【0009】(16)は射出用サーボモータ、(17)は射出駆
動側ギア、(18)は射出従動側ギア、(19)は射出ナット、
(20)はスプライン軸(15)を回転自在に保持し、前記射出
ナット(19)に噛合している射出中空ねじである。これに
より、射出用サーボモータ(16)の回転が射出ナット(19)
に伝達されてスクリュ(2)を往復駆動させるようになっ
ている。
【0010】前記両サーボモータ(11)(16)は制御装置(C
ONT)によってフィードバック制御がなされるのである
が、制御装置(CONT)中にはスロープタイマ(T)と呼ばれ
る装置が組み込まれている。これは、タイマ設定時間
(t)の間、計量用モータ(11)の立ち上がり速度を抑制す
る働きを持つ。(換言すれば、設定時間(t)にて決めら
れた回転数に達するように計量用モータ(11)の回転数を
制御する。)一方、スロープタイマ(T)を持たない従来
のフィードバック制御により計量用モータ(11)を立ち上
げようとすると、前述のように計量用モータ(11)の回転
数を検出し、設定回転数に達するまで設定最高電力を計
量用モータ(11)に加え続け、瞬時に設定回転数に達する
ように制御する。その結果、約0.1秒という極めて短
い時間で設定回転数に達する。スロープタイマ(T)はタ
イマ設定時間(t)である決められた速度に達するように
制御するもので、例えばタイマ設定時間(t)を0.5秒と
規定すると0.5秒である決められた速度に達するよう
に比例的に立ち上がり速度制御が行われる。
【0011】図3の制御例について説明する。立ち上が
り時の回転衝撃荷重の発生は、立ち上がりの瞬間に発生
するので、この点に着目し、立ち上がり時からの設定時
間(t)(0.3秒程度)で第1設定回転数に達するように
設定し、その後はフィードバック制御により所定の速度
に急速に立ち上げるようにする。これによりスロープタ
イマ(T)を使用しているにも拘らずトータル時間(S)を短
くする事ができる。尚、設定時間(t)を過小にすると折
損防止効果がなくなるので、最小設定時間(t)は0.3秒
程度とするのが望ましい。
【0012】ここでは、サーボ転動駆動による電気的フ
ィードバック制御の例を述べたがこれに限られず、図2
に示すように油圧モータを使用する場合も同様で、油圧
の計量用モータの回転数を制御するフローコントローラ
の開度を油圧制御用のスロープタイマで徐々に開くよう
にすればよい。
【0013】射出成形に使用される樹脂は、熱可塑性樹
脂の各種材料が適宜用いられるが、溶融状態における粘
度は樹脂固有のものである。特に、アクリル樹脂やポリ
カーボネート樹脂などは溶融液状において粘度が高く、
これを混練する場合には非常に大きな粘性抵抗がスクリ
ュ(2)に働くことになる。
【0014】しかして、射出成形時にあっては原料供給
装置から加熱筒(1)の後端部分の原料供給口(7)に原料樹
脂を連続的に供給し、計量用モータ(11)を作動させ、ス
クリュ(2)を回転させる事によって原料樹脂を連続的に
先端方向に搬送する。原料樹脂は、加熱筒(1)に巻着さ
れたバンドヒータ(4)によって加熱され且つ次第に狭く
なっていく螺旋溝(3)内を圧縮されつつ先端方向に移動
して行き、次第に溶融・混練されていく。溶融・混練さ
れた溶融樹脂はチェックリング(9)とスクリュヘッド(1
0)との隙間を通って先端ノズルの貯留部(8)内に押し出
され、スクリュ(2)を徐々に押し下げていく。スクリュ
(2)に設置された速度検出器は、スクリュ(2)の後退速度
を常時検出している。
【0015】前記混練工程において、計量用モータ(11)
の立ち上がり時に制御装置(CONT)からの計量開始信号を
受けてスロープタイマ(T)が作動し、同時に計量用モー
タ(11)の回転が始まる。このとき、計量用モータ(11)の
立ち上がり速度はスロープタイマ(T)による設定時間(t)
(=例えば0.3秒程度)かけて設定回転数(第設定1
回転数)に達するように制御される。これにより、立ち
上がり時にスクリュ(2)に過大な捩り衝撃荷重が発生せ
ず、折損が発生する事なくスムーズにスクリュ(2)の回
転がなされる図3)。然る後、第1設定回転数から定
常回転の設定回転数までフィードバック制御による急速
立ち上げがなされ、定常回転の設定回転数に達すると該
設定回転数でフィードバック制御による定常回転がなさ
れ、樹脂の混練と計量が行われる。
【0016】混練樹脂の計量が完了すると、計量用モー
タ(11)の作動を停止し、続いて射出用サーボモータ(16)
を作動させて最後尾まで下がったスクリュ(2)を前進さ
せ、加熱筒(1)の先端貯溜部(8)に貯溜された計量樹脂を
押し出し、金型キャビティ内に射出する。図3のように
制御すれば、スロープタイマ(T)のタイムアップ後には
通常のフィードバック制御がなされるので、前述のよう
回転数は急速に立ち上がって行き、設定回転数に達す
るまでの時間(S)を短くする事が出来る。
【発明の効果】本発明のスクリュ回転制御方法及びその
装置は、計量樹脂の射出後、スクリュの回転起動時に起
動時から所定の極く短時間だけ前記スロープタイマを働
せるので、フィードバック制御によるスクリュの立ち
上がり直後の急速回転が緩和され、回転衝撃力の発生が
抑制される事になり、溶融樹脂(特に高粘性樹脂)によ
るスクリュやスクリュヘッドの折損事故を防止する事が
できる。しかも、スロープタイマの作動終了後、計量用
モータの回転数が設定回転数に達するように前記計量用
モータの立ち上がり速度をフィードバック制御するの
で、スロープタイマを設けているにも拘らず起動から設
定回転数に達するまでの立ち上がりのトータル時間を短
くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるサーボモータ駆動方式の射出成
形機の要部断面図
【図2】本発明にかかる油圧駆動方式の射出成形機の要
部断面図
【図3】本発明におけるスクリュの回転数と時間との関
係を表すグラフ
【図4】従来例におけるスクリュの回転数と時間との関
係を表すグ
【符号の説明】
(1)…加熱筒 (2)…スクリュ (3)…螺旋溝 (7)…原料供給口 (11)…計量用モータ (K)…駆動機構 (T)…スロープタイマ (t)…スロープタイマ作動時間

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】計量用モータの回転にてスクリュを回転さ
    せ、加熱筒内の原料樹脂を加熱混練して加熱筒の先端貯
    留部に溶融樹脂を計量しつつ貯留して行く原料樹脂の混
    練計量工程において、 計量樹脂の射出後、スクリュの回転起動時に起動時から
    極く短時間だけスロープタイマを働かせることによって
    計量用モータの立ち上がり速度を抑制して第1設定回転
    数に到達させ、続いて制御装置のフィードバック制御に
    よって計量用モータの回転数を設定回転数まで急激に立
    ち上げ、然る後、計量用モータを設定回転数で回転させ
    ことを特徴とするスクリュ回転制御方法。
  2. 【請求項2】(1) 計量樹脂を加熱する加熱筒と、 (2) 前記加熱筒内に往復移動自在且つ回転自在に配設
    された樹脂計量用のスクリュと、 (3) 前記スクリュに接続され、前記スクリュを回転さ
    せる計量用モータと、 (4) 前記スクリュに接続され、スクリュを前進させて
    計量樹脂を射出する射出用モータと、 (5) 計量樹脂の射出後、スクリュの回転起動時に、起
    動時から極く短時間だけ作動し、計量用モータの立ち上
    がり速度を抑制して第1設定回転数に達するように計量
    用モータの回転数を制御するスロープタイマと (6) 前記スロープタイマの作動終了後、第1設定回転
    数から設定回転数までフィードバック制御にて急速に立
    ち上げ、設定回転数に達した後は該設定回転数で回転す
    るように計量用モータをフィードバック制御する制御装
    置と を備えた事を特徴とする射出成形機。
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