JP3686328B2

JP3686328B2 - 射出成形機の制御方法

Info

Publication number: JP3686328B2
Application number: JP2000348194A
Authority: JP
Inventors: 武司金野
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2020-11-15
Also published as: KR20020037681A; CN1199778C; TW515744B; EP1207032A1; JP2002144391A; US20020056934A1; CN1353040A; ATE404348T1; KR100466521B1; EP1207032B1; SG96661A1; DE60135292D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は射出成形機の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２を参照して、電動射出成形機についてその射出装置を中心に説明する。射出装置は、ボールネジ、ナットによりサーボモータの回転運動を直動運動に変換して溶融樹脂の充填を行う。図２において、射出用のサーボモータ１０の回転はボールネジ１１に伝えられる。ボールネジ１１の回転により前後進するナット１２はプレッシャプレート１３に固定され、プレッシャプレート１３はフレーム（図示せず）に固定された複数のガイドバー１４上を移動自在に取り付けられている。プレッシャプレート１３の前後進運動は、ロードセル１５、ベアリング１６、ドライブシャフト１７を介してスクリュ２０に伝えられる。ドライブシャフト１７はまた、スクリュ回転駆動用のサーボモータ１９によりタイミングベルト１８を介して回転駆動される。
【０００３】
スクリュ回転駆動用のサーボモータ１９の駆動によって加熱シリンダ２１の中をスクリュ２０が回転しながら後退することにより、加熱シリンダ２１の先端に溶融樹脂が貯えられる。そして、射出用のサーボモータ１０の駆動によってスクリュ２０を前進させることにより貯えられた溶融樹脂を金型内に充填し、加圧することによって成形が行われる。この時樹脂を押す力がロードセル１５により反力として検出され、ロードセルアンプ２２より増幅されてコントローラ２３に入力される。プレッシャプレート１３には、スクリュ２０の移動量を検出するための位置検出器２４が取り付けられており、この検出信号は増幅器２５により増幅されてコントローラ２３に入力される。コントローラ２３は、オペレータの設定に応じて各々の工程に応じた電流（トルク）指令をサーボアンプ２６、２７に出力し、サーボアンプ２６、２７ではサーボモータ１０、１９の駆動電流を制御してサーボモータ１０、１９の出力トルクを制御するようになっている。
【０００４】
次に、図３を参照して、スクリュ２０について詳細に説明する。図３（ａ）において、スクリュ２０は、供給部２０−１、圧縮部２０−２、計量部２０−３、ヘッド部２０−４に分けられる。供給部２０−１は、ホッパから供給される樹脂を固体のまま、あるいは一部のみを溶かして前方に送るための部分であり、樹脂はこの間に溶融点近くまで暖められる。このために、供給部２０−１においては、通常、図３（ｂ）に示される渦巻き体（通常、フライトと呼ばれている）を形成している棒状体の径がほぼ一定である。
【０００５】
圧縮部２０−２は、供給部２０−１から供給されてきた樹脂の粒と粒との間には隙間があり、樹脂が溶融することによってその体積は約半分に減少する。この体積減少分を補うために、樹脂が通過できる空間を減少させる。これは、圧縮部２０−２において渦巻き体を形成している棒状体にテーパを設けて渦巻き体の溝を浅くすることにより実現している。このことにより、溶融樹脂を圧縮し、摩擦による発熱効果を高め、樹脂圧力を上げて、空気／樹脂に含まれている水分、揮発分ガスなどをホッパ側に押し戻す働きをする。このことから明らかなように、加熱シリンダ内の樹脂圧力は圧縮部２０−２内が最も高くなる。
【０００６】
計量部２０−３は、渦巻き体の溝の最も浅い部分であり、この間では樹脂は大きな剪断力を加えられ、自己発熱を伴って均質な温度まで上げられる。そして、一定量の樹脂をノズル側へ送り出す作用をする。
【０００７】
なお、計量部２０−３からノズル側への溶融樹脂の送り出しは、ヘッド部２０−４における逆流防止リング２０−５を通して行われる。逆流防止リング２０−５は、計量工程においては図中の左寄りの位置にあり、この状態で計量部２０−３からノズル側への溶融樹脂の送り出しが可能となる。計量工程が終了すると、逆流防止リング２０−５は、圧力差により図中の右寄りの位置に移動する。その結果、ノズル側から計量部２０−３側への樹脂の戻りが阻止される。通常、ヘッド部２０−４は、その根元側にねじを切って、スクリュ本体の棒状体の先端にねじ込まれて構成されている。このため、ヘッド部２０−４の根元側の径は、スクリュ本体の棒状体の径に比べて小さい。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、成形サイクル中にスクリュを後退させる場合があり、その要因としては、次の３つが挙げられる。
【０００９】
Ａ．樹脂の充填・保圧後に、圧力を抜く目的からスクリュを後退させる場合
Ｂ．樹脂を計量する場合
Ｃ．樹脂計量後のスクリュ後退を行なう場合
上記Ａ、Ｂ、Ｃにおいて、従来はＡ、Ｃにおいてスクリュを回転させることはない。
【００１０】
図４に模式的に示すように、スクリュ２０を後退させる時、フライトに樹脂が乗った状態であるため、樹脂も引きずられていっしよに後退する傾向がある。これにより加熱シリンダ２１内、特にスクリュ２０の先端における樹脂の容量・密度分布の均一化が阻害される。これは、成形品の重量の不均一化につながる。
【００１１】
本発明の課題は、スクリュ後退中の樹脂への影響、特に密度分布への影響をキャンセルすることのできる制御方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による射出成形機の制御方法は、射出成形機の加熱シリンダ内に回転及び直進移動可能に配置されたスクリュにより、溶融樹脂を前方の供給方向に移動させる射出成形機の制御方法において、前記スクリュを後退速度 V により後退させると同時に、前記スクリュを前方の供給方向に前記後退速度Ｖと前記スクリュのフライトピッチＰに対応した回転速度Ｒにて回転させることを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の射出成形機の制御方法は、スクリュの後退速度Ｖに対して、スクリュのフライトの位置が見掛け上移動しないスクリュの回転速度を同期率Ｓ＝１００％と定義し、前記スクリュ回転数 R は前記スクリュの後退速度ＶとスクリュピッチＰとに基づいて規定され、前記スクリュ回転数に同期率Ｓｘを乗じることで与えられることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明の実施の形態について説明する。本発明は、図２、図３で説明したような射出成形機に適用される。
【００１５】
本形態では、計量工程あるいは射出工程終了後にスクリュを回転させながら後退動作を行うようにされる。特に、スクリュの後退速度Ｖに対して、スクリュのフライトの位置が見掛け上移動しない回転速度を同期率Ｓ＝１００％と定義する。この同期率は０％から任意の値％を設定可能で、１００％を境に次のような目的を持つ。
【００１６】
同期率１００％未満：図１（ａ）に示すように、樹脂をスクリュの後退動作によって少しでも後ろに引きずって持ってきたいときに、この設定を行なう。
【００１７】
同期率１００％より大：図１（ｂ）に示すように、樹脂を前に送り込む「計量」の意味を持つようになる。ただし、従来のような圧力一定化制御が行なわれるのとは異なり、圧力には関係なく一定速度でのスクリュ後退において、一定回転速度での計量が行なわれる。この動作により、スクリュの後退動作中に疎となり易い部分の発生を防ぐ。
【００１８】
例えば、スクリュのフライトの間隔（図３のピッチＰ）が２０［ｍｍ］の場合、１回転で２０［ｍｍ］だけフライトが移動することになる。このとき、２０［ｍｍ／ｓｅｃ］の速度でスクリュが後退するなら、１［ｓｅｃ］間に１回転すればスクリュのフライトは、みかけ上、一定位置にいることになる（ただし、回転方向はスクリュのネジ回転方向に左右される）。
【００１９】
これを式にすれば、下式のようになる。
【００２０】
回転速度Ｒ［ｒｐｍ］
＝｛後退速度Ｖ［ｍｍ／ｓｅｃ］／フライトのピッチＰ［ｍｍ］｝×６０
そして、この式より求まる回転速度Ｒに同期率Ｓを乗算すれば、目的の樹脂状態をスクリュの後退動作中にコントロールすることが可能となる。
【００２１】
なお、本発明は電動射出成形機に限らず、油圧式射出成形機にも適用可能である。この場合、射出用のサーボモータ１０に代えて、油圧ピストン機構が用いられることは言うまでもない。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、スクリュを後退させる時点において、それを任意の回転速度で回転させることで、加熱シリンダ内、特にスクリュの先端部の樹脂密度分布を積極的にコントロールすることができるようになり、成形品の重量のばらつきを抑制することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を説明するために加熱シリンダ内のスクリュと樹脂との関係を説明するための模式図である。
【図２】電動射出成形機の構成を射出装置を中心に示した図である。
【図３】射出成形機のスクリュの一例を説明するための図である。
【図４】加熱シリンダ内のスクリュと樹脂との関係を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１１ボールネジ
１２ナット
１３プレッシャプレート
１４ガイドバー
１５ロードセル
１６ベアリング
１７ドライブシャフト
１８タイミングベルト
２０スクリュ
２１加熱シリンダ
２４位置検出器

Claims

射出成形機の加熱シリンダ内に回転及び直進移動可能に配置されたスクリュにより、溶融樹脂を前方の供給方向に移動させる射出成形機の制御方法において、
前記スクリュを後退速度Vにより後退させると同時に、前記スクリュを前記前方の供給方向に前記後退速度Ｖと前記スクリュのフライトピッチＰに対応した回転速度Ｒにて回転させることを特徴とする射出成形機の制御方法。
請求項１記載の射出成形機の制御方法において、スクリュの後退速度Ｖに対して、スクリュのフライトの位置が見掛け上移動しないスクリュの回転速度を同期率Ｓ＝１００％と定義し、前記スクリュ回転数Rは前記スクリュの後退速度ＶとスクリュピッチＰとに基づいて規定され、前記スクリュ回転数に同期率Ｓｘを乗じることで与えられることを特徴とする射出成形機の制御方法。
請求項１記載の射出成形機の制御方法において、前記スクリュの回転速度Ｒが以下の式、
Ｒ＝{後退速度Ｖ／フライトのピッチＰ}×Ｓｘで表されることを特徴とする射出成形機の制御方法。
請求項１に記載の射出成形機の制御方法において、
前記同期率Ｓｘが１００％未満の時、前記溶融樹脂は前記スクリュのフライトにより前方への供給方向に対して後方へ引きずられる傾向にあり、
前記同期率Ｓｘが１００％の時、前記溶融樹脂はそこにとどまる傾向にあり、
前記同期率Ｓｘが１００％より大きい時、前記溶融樹脂は前方への供給方向に対して前方に供給される傾向にあることを特徴とする射出成形機の制御方法。