JP3529771B2 - 射出成形機の射出制御方法およびその装置 - Google Patents

射出成形機の射出制御方法およびその装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機の射出
制御方法およびその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のインラインスクリュ式射出成形機
では、可塑化計量工程において、設定された計量完了位
置でスクリュの回転を停止した後、ドルーリング防止の
ために計量完了位置よりも後方にスクリュを下げるサッ
クバック工程を行い、射出開始まで位置フィードバック
制御を行うことでサックバックした位置を保持してい
る。
【0003】多量生産される成形品が一定の品質で安定
して生産されているかを管理する方法として、一般的に
残量バラツキと成形品の重量バラツキが重視される。残
量バラツキや成形品の重量バラツキは、射出前のシリン
ダの前方に溜められた溶融樹脂量のバラツキに大きく依
存する。
【0004】サックバック工程のサックバック量は、ド
ルーリングや外観的成形品質によって成形技術者の経験
によって決定され、その際、シリンダ内の溶融樹脂量の
安定化のことは特に配慮されてないし、できない。
【0005】一般的にサックバック工程後のシリンダ前
方の溶融樹脂圧力は、スクリュ内の溶融樹脂圧力よりも
低いので、スクリュ内の溶融樹脂が流出しやすく、流出
量のバラツキが発生しやすい。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】成形技術者の経験によ
るサックバック量でサックバック工程を実施している従
来の制御方法では、サックバック後から射出開始までの
間にスクリュ内の溶融樹脂が流出することや、サックバ
ック量を増やしていくと、あるサックバック量までは残
量が増加することは一般に経験することであり、スクリ
ュ内溶融樹脂の流出量は制御できないためにバラツキが
発生することになる。また、逆流防止リング前方の樹脂
圧がゼロまたは負圧の状態では、射出開始時の逆流防止
リングの閉じタイミングバラツキが大きいこと等が考え
られる。
【0007】上記問題点を解決するための方法として、
本出願人の発明に係わる特公平2−38381号公報、
特公平5−11740号公報があり、特公平2−383
81号公報では、計量完了後のサックバック工程と同時
にスクリュを逆転させてスクリュ周辺の溶融樹脂圧を低
下させ、溶融樹脂の計量精度を向上する方法を開示して
おり、また、特公平5−11740号公報では、計量完
了後にスクリュ位置を軸方向に保持して逆転する方法を
開示している。しかしながら、いずれの方法も計量後あ
るいはサックバック工程後の逆転を停止させる条件が明
確でなく、一般的には一定量だけ逆転することが容易に
考えられるが、毎ショットの計量完了時のスクリュ内の
溶融樹脂の状態にはバラツキあり、一定量の逆転では効
果がある時と無い時があるという問題点があった。ま
た、射出工程と保圧工程時に溶融樹脂がスクリュ側に逆
流するのを防止するための逆流防止リング機構はスクリ
ュにねじ結合されているのが一般的であるが、スクリュ
を逆転することで取り付けねじが弛む危険性があるとい
う問題点があった。
【0008】上記問題点を改良するため特開2000−
858号公報では、回転完了後のスクリュ位置を保持し
ながら、スクリュ先端に貯えられた溶融樹脂の圧力をロ
ードセルでモニタしながらあらかじめ定められたある値
に低下するまでスクリュを逆転させる方法を開示してい
る。しかしながら、この方法のように、スクリュ先端に
貯えられた溶融樹脂がある値に低下するまで逆転させた
だけではスクリュ内の溶融樹脂圧はいまだ安定せず、そ
の後射出開始までの間にスクリュ前方に流出する溶融樹
脂量のバラツキは避けられない。また、スクリュ逆転に
より前述の逆流防止リング機構の取り付けねじが弛む危
険性があるという問題点は解決されていない。
【0009】そこで、本発明は、重量バラツキの小さい
安定した成形品が得られ、残量バラツキが小さく正確な
不良判別が行え、逆流防止リング機構の取り付けねじが
弛む危険性のない射出成形機の射出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】本発明は、従来の制御方
法では射出前のシリンダ前方およびスクリュ内の樹脂密
度を制御していないことが主要因となって残量バラツキ
や重量バラツキが発生していること、さらに前記のスク
リュ逆転に係わる取り付けねじの弛みの危険性に着目し
て成されたものである。
【0011】本発明による射出成形機の射出制御方法
は、スクリュを計量完了位置まで後退させて溶融樹脂を
可塑化計量する可塑化計量工程と、ドルーリング防止の
ためのサックバック工程と、加熱シリンダ内の前方に計
量して溜められた溶融樹脂を金型内へと射出する射出工
程とを含む、射出成形機の射出制御方法において、前記
可塑化計量工程後にスクリュを第1のサックバック完了
位置に達するまで移動させる第1のサックバック工程
と、前記第1のサックバック工程終了後から前記射出工
程を開始するまでの間、位置フィードバック制御を行っ
て、前記スクリュを前記第1のサックバック完了位置に
保持する位置保持工程と、前記位置保持工程の際、前記
第1のサックバック工程終了後から所定の時間までの
間、回転サーボモータとロードセルで圧力フィードバッ
ク制御を行って、前記スクリュを、前記スクリュの先端
に螺合されている逆流防止リング機構がスクリュに対し
て締め込まれる回転方向である正転方向に回転させて、
加熱シリンダの前方に溜められた溶融樹脂の圧力を一定
に保持する圧力保持工程と、を含むことを特徴とする。
【0012】上記の通りの本発明の射出成形機の射出制
御方法は、第1のサックバック工程終了後から射出工程
が開始するまでの間、位置フィードバック制御を行っ
て、スクリュを第1のサックバック完了位置に保持しつ
つ、回転サーボモータとロードセルで圧力フィードバッ
ク制御を行い、スクリュを正転させて加熱シリンダの前
方に溜められた溶融樹脂の圧力をある定められた圧力ま
で低下させた後、所定の時間一定に保持する。すなわ
ち、可塑化計量工程後にスクリュをサックバック完了位
置で保持するだけでは射出毎に異なる溶融樹脂の圧力を
一定に保持するのは困難であるが、本発明では、圧力フ
ィードバック制御を行ってスクリュを回転させて圧力保
持を積極的に行うため、加熱シリンダの前方に溜められ
た溶融樹脂の圧力とスクリュ内の圧力をも一定に保持す
ることができる。また、圧力保持工程でのスクリュの回
転方向が逆流防止リング機構をスクリュに対して締め込
む正転方向であるため、圧力保持時に逆流防止リング機
構が弛むおそれがない。
【0013】また、本発明の射出成形機の射出制御方法
は、圧力保持工程で、スクリュを逆転方向に回転させる
工程を含むものであってもよい。また、圧力保持工程終
了後に、スクリュを第1のサックバック完了位置から第
2のサックバック完了位置まで移動させる第2のサック
バック工程を含むものであってもよい。
【0014】さらに、本発明の射出成形機の射出制御方
法は、第1のサックバック工程が、計量完了位置から第
1のサックバック完了位置までのスクリュの移動量であ
る第1のサックバック量と、第1のサックバック完了位
置から第2のサックバック完了位置までのスクリュの移
動量である第2のサックバック量との和である総サック
バック量をSt、第1のサックバック量をS1としたと
き、S1=α×Stを満たすαを用いて実行されるもの
であってもよい。このαを予め求めておくことで、スク
リュを正転方向に回転させ、逆転させずに圧力保持を実
行することができる。
【0015】また、本発明の射出成形機の射出制御方法
は、圧力保持工程における所定の時間までの間を、射出
工程が開始するまでの間とするのが望ましい。その場
合、型開き後ノズルからドルーリングする可能性がある
場合は、バルブノズル等を使用し、この場合には第2の
サックバック工程は省略しても良い。
【0016】また、本発明の射出成形機の射出制御方法
は、計量完了から型開きまでの時間が長い成形品では、
圧力保持工程が、第1のサックバック工程終了後から所
定時間が経過した後に開始されるものであってもよい。
【0017】本発明の射出成形機の射出制御装置は、本
発明の射出成形機の射出制御方法により制御を行うコン
トローラに設けられているスクリュ回転数設定部、計量
圧力設定部およびスクリュ位置設定部と、第1の切換ス
イッチと、第2の切換スイッチと、前記スクリュ回転数
設定部と回転計の信号がそれぞれ入力され、その偏差信
号を第1の切換スイッチの入力端Aに出力して前記回転
サーボモータを制御する回転フィードバック制御器と、
前記計量圧力設定部とロードセルの信号がそれぞれ入力
され、その偏差信号を前記第2の切換スイッチの入力端
Aと前記第1の切換スイッチの入力端Bに出力して射出
サーボモータまたは前記回転サーボモータを制御する圧
力フィードバック制御器と、前記スクリュ位置設定部と
エンコーダの信号がそれぞれ入力され、その偏差信号を
前記第2の切換スイッチの入力端Bに入力して射出サー
ボモータを制御する位置フィードバック制御器とを有す
ることを特徴とする。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例に基
づき図面を参照して説明する。
【0019】図1は、本発明による射出制御装置の一例
を示すブロック図であり、図2は、射出成形機のスクリ
ュ駆動部の構成図である。
【0020】まず、図2を用いて、本発明の射出制御装
置により制御される射出成形機のスクリュ駆動部の構成
について説明する。
【0021】加熱シリンダ1内には、先端に逆流防止リ
ング機構2が螺合されたスクリュ3が回転可能かつ前後
動可能に設けられている。逆流防止リング機構2は、溶
融樹脂を計量する際に回転する方向である正転方向にス
クリュ3が回転すると締め込まれる方向に取り付けられ
ている。
【0022】スクリュ3の後部には、スクリュ3を回転
する回転サーボモータ4が回転計5と共に連結され、ま
た、スクリュ3をボールネジ6、ロードセル7を介して
前後動する射出サーボモータ8がエンコーダ9と共に連
結されている。
【0023】次に、図1を用いて、本発明による射出制
御装置の構成について説明する。
【0024】本発明の制御方法を実施するためのコント
ローラ10には、スクリュ回転数設定部11、計量圧力
設定部12、スクリュ位置設定部13が設けられてい
る。スクリュ回転数設定部11は回転フィードバック制
御器14に、計量圧力設定部12は圧力フィードバック
制御器15に、スクリュ位置設定部13は位置フィード
バック制御器16にそれぞれ接続されている。
【0025】回転フィードバック制御器14は、スクリ
ュ回転数設定部11と回転計5の信号がそれぞれ入力さ
れ、その偏差信号を第1の切換スイッチ17の入力端A
に出力する。
【0026】圧力フィードバック制御器15は、計量圧
力設定部12とロードセル7の信号がそれぞれ入力さ
れ、その偏差信号を第2の切換スイッチ18の入力端A
と、第1の切換スイッチ17の入力端Bに出力する。
【0027】位置フィードバック制御器16は、スクリ
ュ位置設定部13とエンコーダ9の信号がそれぞれ入力
され、その偏差信号を第2の切換スイッチ18の入力端
Bに出力する。
【0028】第1の切換スイッチ17の出力端は、サー
ボアンプ19を介して回転サーボモータ4に接続され、
第2の切換スイッチ18の出力端は、サーボアンプ20
を介して射出サーボモータ8に接続されている。
【0029】次に、射出制御装置の動作について説明す
る。
【0030】可塑化計量工程では、切換スイッチ17、
18は、自動的に図1に示したスイッチ位置となってい
る。
【0031】回転サーボモータ4と回転計5によって、
スクリュ回転数設定部11に設定されたスクリュ回転数
で、回転フィードバック制御を実行すると共に、射出サ
ーボモータ8とロードセル7によって、計量圧力設定部
12に設定された計量圧力で、溶融樹脂圧力(背圧)フ
ィードバック制御を同時に実行して、スクリュ位置設定
部13に設定された計量完了位置まで可塑化計量する。
【0032】計量完了位置に達した後、第1のサックバ
ック工程後あるいは第1のサックバック工程から所定時
間経過後に、切換スイッチ17、18は、図1に示した
スイッチ位置と反対の方向に切り換わり、位置保持工程
と圧力保持工程とが行われる。すなわち、射出サーボモ
ータ8とエンコーダ9によって、位置フィードバック制
御を実行して、スクリュ位置設定部13に設定された第
1のサックバック完了位置を保持しながら、計量圧力設
定部12に設定された回転完了後の樹脂圧力を維持すべ
く、回転サーボモータ4とロードセル7によって、圧力
フィードバック制御を実行して、回転サーボモータ4を
正転あるいは逆転させて加熱シリンダ1の前方に溜めら
れた溶融樹脂の圧力をある定められた圧力まで低下させ
た後、所定の時間一定に保持する。つまり、加熱シリン
ダ1の前方に溜められた溶融樹脂圧力が高い場合にはス
クリュ3の逆転により低下させ、低くなった場合には正
転によって増加させる。
【0033】なお、可塑化計量された溶融樹脂を金型に
充填する射出保圧工程時の、スクリュ3前方の溶融樹脂
が逆流するのを防止するための逆流防止リング機構2は
スクリュ3にねじ結合されているのが一般的であり、ス
クリュ3を逆転させるとねじ結合が弛む危険性がある。
しかし、第1のサックバック量を適正に設定すること
で、スクリュ3を逆転させることなく正転のみで、回転
完了後のある定められた樹脂圧力を一定に保持する効果
が得られる。また、計量完了から型開きまでの時間が長
い成形品では、第1のサックバック工程後からある時間
経過した後、圧力フィードバック制御を実行することで
スクリュ回転量を低減でき、圧力保持工程完了から射出
までの時間を短縮できる。
【0034】第1のサックバック工程後からある一定時
間、ある定められた圧力で圧力制御を保持することによ
って加熱シリンダ1の前方に貯えられた溶融樹脂圧力と
スクリュ3内の溶融樹脂圧をも安定させた後、切換スイ
ッチ17、18を図1に示したスイッチ位置に切り換
え、従来と同一目的であるドルーリング防止のために第
2のサックバック工程を行う。
【0035】なお、射出直前の溶融樹脂量を一定にする
ことが目的であるから、回転完了後の樹脂圧力を保持す
る時間は、第1のサックバック工程後あるいは第1のサ
ックバック工程後からある時間経過した後から射出開始
まで継続することが望ましい。その場合は、型開き後ノ
ズルからドルーリングする可能性があるので、バルブノ
ズル等を使用し、この場合には第2のサックバック工程
は省略しても良い。
【0036】また、計量完了位置から第1のサックバッ
ク完了位置までのスクリュの移動量である第1のサック
バック量と、第1のサックバック完了位置から第2のサ
ックバック完了位置までのスクリュ3の移動量である第
2のサックバック量との和である総サックバック量をS
t、第1のサックバック量をS1としたとき、 S1=α×St を満たす、スクリュが逆転しないで正転のみとなるαを
前もって求めておき、第1のサックバック工程を実行す
るものであってもよい。なお、このαは固定値としても
良い。
【0037】本発明者の実験では、回転後の樹脂圧力は
0.5〜5.0MPa、また、この回転後の樹脂圧力を
保持する所定の時間は2〜5秒以上が妥当であり、残量
バラツキが1/2から1/3に、保圧をかけないショー
ト成形では重量バラツキが1/2から1/3に改善でき
た。
【0038】なお、本実施形態では、電動射出成形機を
一例として本発明の射出制御方法を説明したが、本発明
はこれに限定されるものでなく、油圧射出成形機に適用
するものであってもよい。
【0039】
【発明の効果】本発明によれば、可塑化計量工程後に、
スクリュの位置を保持しながら、圧力フィードバック制
御を行ってスクリュを正転させて圧力保持を積極的に行
うことで圧力を一定に保持することができるため、毎シ
ョットの射出開始時の溶融樹脂密度を一定に保つことが
できることとなり、残量バラツキや重量バラツキの小さ
い成形品を得ることができる。また、圧力保持工程での
スクリュの回転方向が逆流防止リング機構をスクリュに
対して締め込む正転方向であるため、圧力保持時に逆流
防止リング機構が弛むおそれがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による射出制御装置の一例を示すブロッ
ク図である。
【図2】射出成形機のスクリュ駆動部の構成図である。
【符号の説明】
1 加熱シリンダ 2 逆流防止リング機構 3 スクリュ 4 回転サーボモータ 5 回転計 6 ボールネジ 7 ロードセル 8 射出サーボモータ 9 エンコーダ 10 コントローラ 11 スクリュ回転数設定部 12 計量圧力設定部 13 スクリュ位置設定部 14 回転フィードバック制御器 15 圧力フィードバック制御器 16 位置フィードバック制御器 17 第1の切換スィッチ 18 第2の切換スィッチ 19、20 サーボアンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−34040(JP,A) 特開2000−185340(JP,A) 特開 平1−148526(JP,A) 特開 昭56−113440(JP,A) 特開 平5−212762(JP,A) 特開 平8−197596(JP,A) 特開 平7−80900(JP,A) 特開2000−238092(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 45/00 - 45/84

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スクリュを計量完了位置まで後退させて
    溶融樹脂を可塑化計量する可塑化計量工程と、ドルーリ
    ング防止のためのサックバック工程と、加熱シリンダ内
    の前方に計量して溜められた溶融樹脂を金型内へと射出
    する射出工程とを含む、射出成形機の射出制御方法にお
    いて、 前記可塑化計量工程後にスクリュ(3)を第1のサック
    バック完了位置に達するまで移動させる第1のサックバ
    ック工程と、 前記第1のサックバック工程終了後から前記射出工程を
    開始するまでの間、位置フィードバック制御を行って、
    前記スクリュ(3)を前記第1のサックバック完了位置
    に保持する位置保持工程と、 前記位置保持工程の際、前記第1のサックバック工程終
    了後から所定の時間までの間、回転サーボモータ(4)
    とロードセル(7)で圧力フィードバック制御を行っ
    て、前記スクリュ(3)を、前記スクリュ(3)の先端
    に螺合されている逆流防止リング機構(2)が前記スク
    リュ(3)に対して締め込まれる回転方向である正転方
    向に回転させて、加熱シリンダ(1)内の溶融樹脂の圧
    力をある定められた圧力まで低下させた後、一定に保持
    する圧力保持工程と、を含むことを特徴とする射出成形
    機の射出制御方法。
  2. 【請求項2】 前記圧力保持工程で、前記スクリュ
    (3)を逆転方向に回転させる工程を含む、請求項1に
    記載の射出成形機の射出制御方法。
  3. 【請求項3】 前記圧力保持工程終了後に、前記スクリ
    ュ(3)を前記第1のサックバック完了位置から第2の
    サックバック完了位置まで移動させる第2のサックバッ
    ク工程を含む、請求項1または2に記載の射出成形機の
    射出制御方法。
  4. 【請求項4】 前記第1のサックバック工程が、前記計
    量完了位置から前記第1のサックバック完了位置までの
    前記スクリュ(3)の移動量である第1のサックバック
    量と、前記第1のサックバック完了位置から第2のサッ
    クバック完了位置までの前記スクリュ(3)の移動量で
    ある第2のサックバック量との和である総サックバック
    量をSt、前記第1のサックバック量をS1としたと
    き、 S1=α×St を満たすαを用いて実行される、請求項3に記載の射出
    成形機の射出制御方法。
  5. 【請求項5】 前記圧力保持工程における前記所定の時
    間までの間を、前記射出工程が開始するまでの間とす
    る、請求項1または2に記載の射出成形機の射出制御方
    法。
  6. 【請求項6】 前記圧力保持工程が、前記第1のサック
    バック工程終了後から所定時間が経過した後に開始され
    る、請求項1に記載の射出成形機の射出制御方法。
  7. 【請求項7】 請求項1から6のいずれか1項に記載の
    射出成形機の射出制御方法により制御を行うコントロー
    ラ(10)に設けられているスクリュ回転数設定部(1
    1)、計量圧力設定部(12)およびスクリュ位置設定
    部(13)と、第1と第2の切換スイッチ(17、1
    8)と、 前記スクリュ回転数設定部(11)と回転計(5)の信
    号がそれぞれ入力され、その偏差信号を第1の切換スイ
    ッチ(17)の入力端(A)に出力して前記回転サーボ
    モータ(4)を制御する回転フィードバック制御器(1
    4)と、 前記計量圧力設定部(12)とロードセル(7)の信号
    がそれぞれ入力され、その偏差信号を前記第2の切換ス
    イッチ(18)の入力端(A)と前記第1の切換スイッ
    チ(17)の入力端(B)に出力して射出サーボモータ
    (8)または前記回転サーボモータ(4)を制御する圧
    力フィードバック制御器(15)と、 前記スクリュ位置設定部(13)とエンコーダ(9)の
    信号がそれぞれ入力され、その偏差信号を前記第2の切
    換スイッチ(18)の入力端(B)に入力して射出サー
    ボモータ(8)を制御する位置フィードバック制御器
    (16)とを有することを特徴とする射出成形機の射出
    制御装置。
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