JP3747161B2 - 射出制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形機は射出装置を有し、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、該スクリューを回転させたり、進退させたりすることができるようになっている。そして、計量工程において、スクリューが正方向に回転させられ、ホッパから落下した樹脂が溶融させられ、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が後退させられる。そして、スクリューがあらかじめ設定された計量終了位置に到達して、計量工程が完了されると、スクリューヘッドの前方の樹脂の圧力、すなわち、樹脂圧を低くするためにサックバック工程が開始される。該サックバック工程においては、スクリューが所定の速度で後退させられ、スクリューがあらかじめ設定されたサックバック終了位置に到達すると、スクリューは停止させられ、サックバック工程が完了される。
【０００３】
続いて、射出工程が開始され、スクリューが前進させられ、スクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂が射出ノズルから射出される。
【０００４】
【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、射出成形機の成形サイクルが長くなってしまう。
【０００５】
図２は従来の射出装置の動作を示すタイムチャートである。
【０００６】
図において、Ｅ１はスクリューを後退させるための射出シリンダのサックバック側の油室に供給される油の量を指令する流量指令を表す線、Ｅ２はスクリューの移動速度、すなわち、スクリュー速度を表す線、Ｅ３はスクリューの位置、すなわち、スクリュー位置を表す線である。なお、前記流量指令は、射出装置の制御部において発生させられ、射出装置の油圧回路において油圧供給源と前記射出シリンダとの間に配設された流量制御弁のソレノイドに送られる。
【０００７】
前記スクリューを進退させるために駆動手段としての射出シリンダを使用する場合、スクリューが計量終了位置に到達して、タイミングｔ１でサックバック工程が開始され、前記射出シリンダのサックバック側の油室に供給される油の流量指令が所定の値ｋにされる。そして、タイミングｔ２でスクリューの後退が開始される。続いて、タイミングｔ３でスクリューがサックバック終了位置ｍに到達すると、流量指令が値ｋから零（０）に変更され、スクリューが停止させられる。このとき、スクリューの慣性等によって、スクリューはオーバーランし、実際にスクリューが停止させられる位置はサックバック終了位置ｍより値Δｍだけ後方になる。
【０００８】
ところで、前記計量工程においては、スクリューが樹脂によって押されて後退させられるのに伴って、射出シリンダ内のピストンが後退させられるが、サックバック側の油室の圧力は極めて低く、かつ、油に圧縮性があるので、実際にスクリューの後退が開始されるのはタイミングｔ２になってしまう。
【０００９】
したがって、タイミングｔ１からタイミングｔ２までの無駄時間τ１が生じてしまうので、射出成形機の成形サイクルがその分長くなってしまう。
【００１０】
本発明は、前記従来の射出装置の問題点を解決して、射出成形機の成形サイクルを短くするとともに、スクリューを後退させるときの停止精度を高くすることができる射出制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の射出制御装置においては、シリンダ部材と、該シリンダ部材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、該射出部材を進退させるために配設され、サックバック側の油室及び射出側の油室を備え、サックバック側の油室に油が供給されたときに前記射出部材を後退させ、射出側の油室に油が供給されたときに前記射出部材を前進させる射出シリンダと、流量指令に基づいて、前記サックバック側の油室に供給される油の量を調整する調整手段と、サックバック工程が開始されたときに前記流量指令の値を大きくし、所定の時間が経過したときに前記流量指令の値を小さくするサックバック制御処理手段とを有する。
そして、該サックバック制御処理手段は、サックバック工程が開始された後の所定のタイミングで前記流量指令の値を徐々に小さくする。また、該流量指令の値の変化率は、射出部材があらかじめ設定されたサックバック終了位置に到達した時点で流量指令の値が零になるように設定される。
【００１２】
本発明の他の射出制御装置においては、さらに、前記射出部材がサックバック終了位置に到達すると、前記流量指令の値は強制的に零にされる。
【００１３】
【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。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態における射出制御装置の概略図である。
【００１５】
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内において進退（図における左右方向に移動）自在に、かつ、回転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の後端 (図における右端) に配設され、スクリュー１２を進退させるための第１の駆動手段としての射出シリンダ、１４は前記スクリュー１２の後端に配設され、スクリュー１２を回転させるための第２の駆動手段としての油圧モータである。そして、前記加熱シリンダ１１の前端（図における左端）に射出ノズル２１が形成され、後端の近傍にホッパ２２が配設される。
【００１６】
前記加熱シリンダ１１の外周面には、図示されないヒータ及びセンサが配設され、前記ヒータを通電することによって加熱シリンダ１１が加熱され、樹脂が溶融させられる。そのために、前記センサによって検出された加熱シリンダ１１の温度がフィードバック制御される。
【００１７】
前記射出シリンダ１３内にはピストン１５が進退自在に配設され、該射出シリンダ１３は、サックバック側の油室としての第１の油室１６、及び射出側の油室としての第２の油室１７を備える。そして、前記第１の油室１６には調整手段としての流量調整弁２３を介して、第２の油室１７にはサーボ弁２４を介して、油圧モータ１４にはサーボ弁２５を介してそれぞれ油が供給される。なお、前記流量調整弁２３及びサーボ弁２４、２５の開度は制御部３３によって制御され、前記流量調整弁２３は、制御部３３において発生させられた制御指令としての流量指令に基づいて、前記第１の油室１６に供給される油の量を調整する。
【００１８】
また、前記加熱シリンダ１１の後方（図における右方）には、スクリュー速度を検出するスクリュー速度検出器２６、前記スクリュー位置検出器２７、及びスクリュー１２の回転速度、すなわち、スクリュー回転速度を検出するスクリュー回転速度検出器２８がそれぞれ配設される。前記第２の油室１７に臨ませて、第２の油室１７に供給される油圧を検出する圧力検出器３１が配設される。そして、前記スクリュー速度検出器２６によって検出されたスクリュー速度、前記スクリュー位置検出器２７によって検出されたスクリュー位置、スクリュー回転速度検出器２８によって検出されたスクリュー回転速度、及び圧力検出器３１によって検出された油圧は、いずれも制御部３３に送られる。
【００１９】
なお、該制御部３３には、操作盤３４及びメモリ３６が接続され、前記操作盤３４に設定器３５が配設される。
【００２０】
次に、前記構成の射出成形機の動作について説明する。
【００２１】
まず、計量工程時に、油圧モータ１４を駆動し、スクリュー１２を回転させると、前記ホッパ２２内の樹脂が加熱シリンダ１１内に落下し、スクリュー１２の溝内を前進（図における左方に移動）して、スクリュー１２の前端に配設されたスクリューヘッド３７の前方（図における左方）に蓄えられる。これに伴って、スクリュー１２は後退（図における右方に移動）させられる。また、計量が行われている間、サーボ弁２４が駆動され、第２の油室１７内に所定の油が供給され、前記スクリュー１２に背圧が加えられる。
【００２２】
そして、スクリュー１２が後退させられるのに伴ってスクリュー位置検出器２７によってスクリュー位置が検出され、スクリュー１２があらかじめ設定された計量終了位置に到達すると、計量工程が完了され、前記スクリューヘッド３７の前方に１回のショットに必要なだけの樹脂が蓄えられる。
【００２３】
次に、サックバック工程時に、第１の油室１６に油が供給され、スクリュー１２が、後退させられてあらかじめ設定されたサックバック終了位置に到達すると、サックバック工程が完了される。
【００２４】
続いて、射出工程時に、流量調整弁２３及びサーボ弁２４を駆動し、第１の油室１６内の油をドレーンするとともに、第２の油室１７に油を供給することによってスクリュー１２を前進させる。このとき、前記スクリューヘッド３７の前方に蓄えられた樹脂が射出ノズル２１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。そして、キャビティ空間内の樹脂を冷却することによって成形品が成形される。
【００２５】
次に、前記射出装置の油圧回路について説明する。
【００２６】
図３は本発明の実施の形態における射出装置の油圧回路を示す図である。
【００２７】
図において、５１は油圧供給源としての油圧ポンプであり、該圧油ポンプ５１は、モータＭによって作動させられ、オイルタンク５３内の油を吸引し、油路Ｌ−１、及び油路Ｌ−１から分岐させて形成された油路Ｌ−２を介して流量調整弁２３に、油路Ｌ−１、Ｌ−２、及び油路Ｌ−２から分岐させて形成された油路Ｌ−３を介してサーボ弁２４に供給する。また、５４は油路Ｌ−１から分岐させて形成された油路Ｌ−４に配設されたアンロード弁、５５は油路Ｌ−１から分岐させて形成された油路Ｌ−５に配設されたアキュムレータである。
【００２８】
前記アンロード弁５４は、ソレノイドＳＬ１が駆動されることによって位置Ａ、Ｂを採り、位置Ａにおいて、油路Ｌ−４とオイルタンク５３とを連通させ、油路Ｌ−１内の油を油路Ｌ−４を介してオイルタンク５３に排出し、位置Ｂにおいて、油路Ｌ−４とオイルタンク５３とを遮断する。また、前記流量調整弁２３は、ソレノイドＳＬ２が駆動されることによって位置Ａ、Ｂを採り、位置Ａにおいて、第１の油室１６内の油を油路Ｌ−６〜Ｌ−９を介してオイルタンク５３に排出し、位置Ｂにおいて、油路Ｌ−２内の油を、油路Ｌ−７、Ｌ−６を介して第１の油室１６に供給する。この場合、ソレノイドＳＬ２に送られる流量指令の値を調整することによって、第１の油室１６に供給される油の量を制御することができる。
【００２９】
そして、前記サーボ弁２４は、ソレノイドＳＬ３が駆動されることによって位置Ａ、Ｂ、Ｎを採り、位置Ａにおいて、第２の油室１７内の油を油路Ｌ−１０、Ｌ−１１、Ｌ−９を介してオイルタンク５３に排出し、位置Ｂにおいて、油路Ｌ−３内の油を、油路Ｌ−１０を介して第２の油室１７に供給し、かつ、第１の油室１６内の油を、油路Ｌ−６、Ｌ−１２、Ｌ−１１、Ｌ−９を介してオイルタンク５３に排出する。また、位置Ｎにおいて、第１の油室１６内の油を、油路Ｌ−６、Ｌ−１２、Ｌ−１１、Ｌ−９を介して、第２の油室１７内の油を、油路Ｌ−１０、Ｌ−１１、Ｌ−９を介してオイルタンク５３に排出する。この場合、ソレノイドＳＬ３に送られる流量指令の値を調整することによって、第１、第２の油室１６、１７に供給される油の量を制御することができる。
【００３０】
なお、前記油路Ｌ−５にアキュムレータ５５に供給される油圧を検出する圧力検出器５６が、油路Ｌ−１０に圧力検出器３１が配設される。
【００３１】
次に、前記構成の油圧回路の動作について説明する。
【００３２】
まず、計量工程時に、油圧ポンプ５１によって発生させられた油が油圧モータ１４（図１）に供給され、スクリュー１２が回転させられるとともに後退させられ、これに伴って、ピストン１５が後退させられる。そして、前記制御部３３は、ソレノイドＳＬ２に送られる流量指令の値を零にして、流量調整弁２３を位置Ａに置き、ソレノイドＳＬ３に送られる流量指令の値を所定の値にして、サーボ弁２４を位置Ｂに置く。その結果、油路Ｌ−７と油路Ｌ−８とが連通させられるとともに、油路Ｌ−３と油路Ｌ−１０とが連通させられ、かつ、油路Ｌ−１２と油路Ｌ−１１とが連通させられ、第１の油室１６内の油がオイルタンク５３に排出され、第２の油室１７に油が供給され、スクリュー１２に背圧が加えられる。
【００３３】
次に、サックバック工程時に、前記制御部３３は、ソレノイドＳＬ２に送られる流量指令の値を所定の値にして、流量調整弁２３を位置Ｂに置き、ソレノイドＳＬ３に送られる流量指令の値を所定の値にして、サーボ弁２４を位置Ａに置く。その結果、油路Ｌ−２と油路Ｌ−７とが連通させられるとともに、油路Ｌ−１０と油路Ｌ−１１とが連通させられ、第１の油室１６に油が供給されるとともに、第２の油室１７内の油はオイルタンク５３に排出される。
【００３４】
続いて、射出工程時に、ソレノイドＳＬ２に送られる流量指令の値を零にして、流量調整弁２３を位置Ａに置き、ソレノイドＳＬ３に送られる流量指令の値を所定の値にして、サーボ弁２４を位置Ｂに置く。その結果、油路Ｌ−７と油路Ｌ−８とが連通させられるとともに、油路Ｌ−１２と油路Ｌ−１１とが連通させられ、第１の油室１６内の油はオイルタンク５３に排出される。また、油路Ｌ−３と油路Ｌ−１０とが連通させられ、第２の油室１７に油が供給される。
【００３５】
次に、前記構成の射出装置のサックバック工程時の動作について説明する。
【００３６】
図４は本発明の実施の形態における射出装置の動作を示すタイムチャートである。
【００３７】
図において、Ｅ１１は第１の油室１６（図３）に供給される油の量を指令する流量指令を表す線、Ｅ１２はスクリュー速度を表す線、Ｅ１３はスクリュー位置を表す線である。なお、前記流量指令は射出装置の制御部３３（図１）において発生させられ、流量調整弁２３のソレノイドＳＬ２に送られる。
【００３８】
スクリュー１２が計量終了位置に到達して、タイミングｔ１１でサックバック工程が開始されると、制御部３３の図示されないサックバック制御処理手段は、設定器３５においてあらかじめ設定された流量指令パターンに従ってピストン１５を後退させ、スクリュー１２を後退させてサックバックを行う。
【００３９】
すなわち、前記サックバック制御処理手段は、タイミングｔ１１で流量指令を第１の値ｋ１する。該第１の値ｋ１は、十分に短い時間で第１の油室１６内に油を満たすことができるように、十分に大きい値に設定される。
【００４０】
ところで、前記計量工程においては、スクリュー１２が樹脂によって後退させられるのに伴って、ピストン１５が後退させられるので、第１の油室１６の圧力は極めて低く、かつ、油に圧縮性があるので、第１の油室１６内の油圧が所定の値になるまで実際はスクリュー１２の後退を開始することができない。
【００４１】
ところが、本実施の形態においては、サックバック工程が開始されたときに流量指令の値が十分に大きくされるので、極めてわずかな時間で第１の油室１６内の油を高い圧力にすることができる。したがって、スクリュー１２の後退が開始されるまでの時間を短くすることができ、サックバック工程が開始された直後にスクリュー１２の後退が開始される。その結果、射出成形機の成形サイクルを短くすることができる。
【００４２】
続いて、タイミングｔ１１から所定の時間Ｔ１が経過するタイミングｔ１２で、前記サックバック制御処理手段は、流量指令を前記第１の値ｋ１より小さい第２の値ｋ２にする。該第２の値ｋ２は、ピストン１５及びスクリュー１２を安定させて後退させることができるように設定される。
【００４３】
そして、タイミングｔ１１から所定の時間Ｔ２が経過するタイミングｔ１３で、前記サックバック制御処理手段は、流量指令の値を一定の変化率γで徐々に小さくする。該変化率γは、スクリュー１２があらかじめ設定されたサックバック終了位置ｍに到達した時点で流量指令の値がほぼ零になるように設定される。その結果、タイミングｔ１３からスクリュー速度が徐々に低くなり、スクリュー位置の変化率は徐々に零になる。
【００４４】
そして、タイミングｔ１４でスクリュー１２がサックバック終了位置ｍに到達すると、流量指令の値は強制的に零にされ、スクリュー１２が停止させられる。
【００４５】
このように、スクリュー１２がサックバック終了位置ｍに到達する前に、流量指令の値が徐々に小さくされ、スクリュー速度が徐々に低くされ、スクリュー位置の変化率が徐々に零にされるので、スクリュー１２を後退させるときの停止精度を高くすることができ、スクリュー１２を停止させたときに、スクリュー１２の慣性等によって、スクリュー１２がオーバーランするのが防止される。したがって、実際にスクリュー１２が停止させられる位置とサックバック終了位置ｍとが等しくなる。
【００４６】
したがって、射出装置の制御性及び再現性を向上させることができ、サックバック工程が完了したときのスクリュー位置を安定させることができる。また、次のショットのために射出工程を開始する射出開始位置（理論上はサックバック終了位置ｍ）にばらつきが生じることがなくなるので、成形品の重量、寸法等にばらつきが生じるのを防止することができる。
【００４７】
本実施の形態においては、スクリュー１２がサックバック終了位置ｍに到達すると、流量指令の値は強制的に零にされ、スクリュー１２が停止させられるようになっているが、スクリュー１２が計量終了位置からあらかじめ設定された距離だけ後退させられたときに、流量指令の値を強制的に零にし、スクリュー１２を停止させることができる。
【００４８】
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。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、射出制御装置においては、シリンダ部材と、該シリンダ部材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、該射出部材を進退させるために配設され、サックバック側の油室及び射出側の油室を備え、サックバック側の油室に油が供給されたときに前記射出部材を後退させ、射出側の油室に油が供給されたときに前記射出部材を前進させる射出シリンダと、流量指令に基づいて、前記サックバック側の油室に供給される油の量を調整する調整手段と、サックバック工程が開始されたときに前記流量指令の値を大きくし、所定の時間が経過したときに前記流量指令の値を小さくするサックバック制御処理手段とを有する。
そして、該サックバック制御処理手段は、サックバック工程が開始された後の所定のタイミングで前記流量指令の値を徐々に小さくする。また、該流量指令の値の変化率は、射出部材があらかじめ設定されたサックバック終了位置に到達した時点で流量指令の値が零になるように設定される。
【００５０】
この場合、サックバック工程が開始されたときに流量指令の値が十分に大きくされ、所定の時間が経過したときに前記流量指令の値が小さくされるので、極めてわずかな時間でサックバック側の油室内の油を高い圧力にすることができる。したがって、射出部材の後退が開始されるまでの時間を短くすることができ、サックバック工程が開始された直後に射出部材の後退が開始される。その結果、射出成形機の成形サイクルを短くすることができる。
【００５１】
そして、サックバック工程が開始された後の所定のタイミングで前記流量指令の値が徐々に小さくされ、該流量指令の値の変化率は、射出部材があらかじめ設定されたサックバック終了位置に到達した時点で流量指令の値が零になるように設定される。
【００５３】
したがって、射出部材を停止させたときに、射出部材の慣性等によって、射出部材がオーバーランするのが防止される。その結果、射出部材を後退させるときの停止精度を高くすることができ、実際に射出部材が停止させられる位置とサックバック終了位置とが等しくなる。
【００５４】
そして、射出装置の制御性及び再現性を向上させることができ、サックバック工程が完了したときの射出部材の位置を安定させることができる。また、次のショットのために射出工程を開始する射出開始位置にばらつきが生じることがなくなるので、成形品の重量、寸法等にばらつきが生じ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制御装置の概略図である。
【図２】従来の射出装置の動作を示すタイムチャートである。
【図３】本発明の実施の形態における射出装置の油圧回路を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態における射出装置の動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１１ 加熱シリンダ
１２ スクリュー
１３ 射出シリンダ
１６、１７ 第１、第２の油室
２３ 流量調整弁
３３ 制御部

Claims (2)

1. （ａ）シリンダ部材と、
   （ｂ）該シリンダ部材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、
   （ｃ）該射出部材を進退させるために配設され、サックバック側の油室及び射出側の油室を備え、サックバック側の油室に油が供給されたときに前記射出部材を後退させ、射出側の油室に油が供給されたときに前記射出部材を前進させる射出シリンダと、
   （ｄ）流量指令に基づいて、前記サックバック側の油室に供給される油の量を調整する調整手段と、
   （ｅ）サックバック工程が開始されたときに前記流量指令の値を大きくし、所定の時間が経過したときに前記流量指令の値を小さくするサックバック制御処理手段とを有するとともに、
   （ｆ）該サックバック制御処理手段は、サックバック工程が開始された後の所定のタイミングで前記流量指令の値を徐々に小さくし、
   （ｇ）該流量指令の値の変化率は、射出部材があらかじめ設定されたサックバック終了位置に到達した時点で流量指令の値が零になるように設定されることを特徴とする射出制御装置。
2. 前記射出部材がサックバック終了位置に到達すると、前記流量指令の値は強制的に零にされる請求項１に記載の射出制御装置。

Images