JP4000068B2 - 電動式射出装置の制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動式射出装置のスクリュ前進力の制御方法に関し、特には、スクリュの前進端位置におけるスクリュ前進力の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この技術分野の従来技術としては、移動ユニットを前進させることにより、この移動ユニットの射出部材によって、加熱筒内の溶融樹脂を金型の成形キャビティに射出する射出成形機の射出装置において、上記移動ユニットと、この移動ユニットに対向配置された固定側部材との間に、上記移動ユニットの前進限における停止時の衝撃を吸収する衝撃吸収部材が設けられたものがある。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−６２０６号公報（第１頁、第１−６図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の技術においては、スクリュ前進速度による衝撃力はある程度緩和されるが、スクリュ前進限度位置における前進力は減少しないので、スクリュを前進駆動させるボールネジやボールナットを損傷させる可能性が残る。さらに、スクリュをその前進端位置で高いスクリュ前進力を保持させるような成形においては、サーボモータが過負荷になることがある。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決すべくなされたものであり、スクリュ前進端位置でスクリュ前進力を保持させるような成形であっても、射出装置の部材を損傷させたりサーボモータを過負荷にさせない電動式射出装置の制御方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明はサーボモータの回転運動を直線運動に変換しスクリュを前進させて溶融樹脂を金型へ射出する電動式射出装置の制御方法において、前記スクリュの前進端である当接位置から所定距離手前に基準位置を設けるとともに、該基準位置と前記当接位置との間のスクリュ位置に対応する所定値に基づいて前記サーボモータの回転指令を制限する制限値を設け、前記スクリュが前進して前記基準位置に到達したとき、前記スクリュの前進力を前記制限値により制限するようにした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明を実施する射出装置の横断面図と、それを制御する制御装置のブロック図である。図２は、射出装置のスクリュが前進するときスクリュの位置に対するサーボモータの回転指令の変化を示すグラフである。
【０００８】
本発明を実施する射出成形機の射出装置１０は、サーボモータ１５，１５によりスクリュ１３を前進させて溶融樹脂１４を図示しない金型へ射出充填し、モータ２３によりスクリュ１３を回転させて原料樹脂を可塑化・混練・溶融する熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂の射出成形に用いる電動式射出装置である。
【０００９】
スクリュ１３は加熱筒１２に回転・往復動可能に嵌挿され、バンドヒータ等の加熱手段が設けられた加熱筒１２と協働して原料樹脂を可塑化・混練・溶融して溶融樹脂１４にする。そして、溶融樹脂１４はプランジャとして前進するスクリュ１３によりノズル１１を介して金型（図示せず）へ射出充填される。加熱筒１２はナットによりハウジング１６に固着され、スクリュ１３は軸２２に固着されている。軸２２は連結盤２０にベアリングにより回動自在に設けられている。連結盤２０の両端部に固着されたボールナット１９，１９はボールネジ１８，１８と螺合し、ボールネジ１８はハウジング１６に固着されたサーボモータ１５のロータに接続されている。軸２２を内装した連結盤２０の筒状部の内側にはスクリュ１３が受ける溶融樹脂１４の圧力を検出するセンサとしてロードセル２１が取付けられ、該筒状部の端部にはスクリュ１３を回転駆動するモータ２３が固着され、そのロータは軸２２に接続されている。モータ２３はサーボ式が好ましいが誘導式等であってもよい。なお、本実施の形態ではサーボモータ１５を２台設けた射出装置１０の例を示すが、１台のサーボモータで射出装置を構成する場合もある。
【００１０】
衝止部材１７は、ハウジング１６の連結盤２０と対向する面にスクリュ１３と同軸に取付けられる筒状体である。衝止部材１７の高さは、スクリュ１３を前進させて連結盤２０が衝止部材１７に当接したとき、スクリュ１３の先端面と加熱筒１２の内部孔壁面との間に僅かな間隙が存在するように決められる。このときのスクリュ１３の位置を当接位置Ｂとする。当接位置Ｂの約０．２ｍｍ手前には基準位置Ａであるエンコーダ２４の原点位置を設け、エンコーダ２４はこの位置を０ｍｍとしてスクリュ１３の位置の検出信号を制御装置３５に伝送する。
【００１１】
制御装置３５は、マイクロプロセッサにより構成され、射出装置１０や図示しない型締装置等からなる射出成形機の作動シーケンスやアクチュエータの速度、力、位置及び温度等を制御する。図１には制御装置における本発明に関与する部分のみを機能的に示す。また制御装置３５は、操作部、ＣＰＵ、一時記憶部ＲＡＭ及び不揮発記憶部ＲＯＭを含むが、公知の構成であるので図示および説明を省略する。
【００１２】
射出充填行程において、操作部で設定されＲＡＭに格納されて作動シーケンスで起動された位置指令２５は、位置制御部２７においてエンコーダ２４の位置信号と突合わされ演算され、さらに速度制御部３０において、エンコーダ２４の位置信号を変換器２９で変換して得た速度信号と突合わされ演算されて回転指令３２となる。射出充填時には切換器３１は位置指令２５側に切換えられているので、回転指令３２によりサーボモータ１５はサーボアンプ３４を介してサーボ制御されて、スクリュ１３は前進制御される。なお、射出充填行程ではスクリュ１３は基準位置Ａの０ｍｍに向けて位置制御されており、たとえスクリュ１３を高速で前進させても基準位置Ａの手前で自動的に減速され、しかも基準位置Ａと当接位置Ｂとの間には０．２ｍｍ程度の距離があるので、連結盤２０が衝止部材１７に高速で衝突することはない。なお、基準位置Ａと当接位置Ｂとの距離は、射出装置の大きさに応じ、１ｍｍ以内の適宜な値が選択される。
【００１３】
スクリュ１３が前進して基準位置Ａの手前に設けた任意の所定手前位置Ｈに到達したか、スクリュ１３が前進開始してから所定時間経過した等の条件により、制御装置３５は切換器３１を圧力指令２６側に切換える。切換器３１が圧力指令２６側に切換えられると、回転指令３２は、圧力指令２６がロードセル２１の圧力信号と突合わせ点２８で突合わされた後、制限部３３における制限値Ｌ_Ｈで制限されて生成される。これにより、サーボモータ１５はスクリュ１３の前進力が圧力指令２６と一致するようにフィードバック制御する保圧制御を行う。スクリュ１３が基準位置Ａに到達した時点以降においては、必ず保圧制御が継続するように構成されている。
【００１４】
図２に基づいて本発明を含む射出行程の一実施例を説明する。前行程でモータ２３を回転させて可塑化して得た溶融樹脂１４はスクリュ１３の前方に貯留され、スクリュ１３を計量位置Ｇに停止させている。射出充填行程が開始すると、スクリュ１３は計量位置Ｇから所定の回転指令に従って前進開始する。スクリュ１３が基準位置Ａの手前位置Ｈに到達したとき射出充填行程は保圧制御に切換えられる。スクリュ１３は保圧制御によりさらに基準位置Ａを越えて前進する。
【００１５】
ここで、回転指令３２を制限する制限値Ｌ_Ｈについて説明する。制限値Ｌ_Ｈは、基準位置Ａにおける回転指令の所定値Ｃから、当接位置Ｂにおける回転指令の零値までスクリュ位置に対応して直線的に変化する値である。なお、計量位置Ｇから基準位置Ａまでの間は、サーボモータ１５を連続定格値以内で安全に作動可能にさせる所定値Ｄに設定された制限値Ｌ_Ｉが設けられている。ところで、制限値Ｌ_Ｈは直線状に変化するもの以外に、任意の曲線状に変化するものであってもよいし、当接位置Ｂにおける回転指令値を零ではなく幾らかの回転指令値を有するようにしてもよい。
【００１６】
スクリュ１３が基準位置Ａに到達したとき、保圧制御の回転指令３２が所定値Ｃより小さい場合は、スクリュ１３は保圧制御によりさらに前進し、制限値Ｌ_ＨにＥ点で一致する。それ以降、スクリュ１３は、回転指令３２が制限値Ｌ_Ｈに制限されつつ前進するので、その前進力と溶融樹脂１４の反力が平衡した位置Ｆで停止する。
【００１７】
また、スクリュ１３が基準位置Ａに到達したとき、保圧制御の回転指令３２が所定値Ｃより大きい場合、スクリュ１３は、回転指令３２が制限値Ｌ_Ｈに所定値Ｃから制限されつつ前進し、その前進力と溶融樹脂１４の反力が平衡した位置で停止する。
【００１８】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、スクリュをその前進端で前進力を保持させるような場合であっても、スクリュの前進力は自動的にかつ滑らかに減衰するので、スクリュの駆動機構を損傷させたりサーボモータを過負荷にさせることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する射出装置の横断面図と、それを制御する制御装置のブロック図である。
【図２】射出装置のスクリュが前進するときスクリュの位置に対するサーボモータの回転指令の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ ……… 射出装置
１１ ……… ノズル
１２ ……… 加熱筒
１３ ……… スクリュ
１４ ……… 溶融樹脂
１５ ……… サーボモータ
１６ ……… ハウジング
１７ ……… 衝止部材
１８ ……… ボールネジ
１９ ……… ボールナット
２０ ……… 連結盤
２１ ……… ロードセル
２２ ……… 軸
２３ ……… モータ
２４ ……… エンコーダ
２５ ……… 位置指令
２６ ……… 圧力指令
２７ ……… 位置制御部
２８ ……… 突合わせ点
２９ ……… 変換器
３０ ……… 速度制御部
３１ ……… 切換器
３２ ……… 回転指令
３３ ……… 制限部
３４ ……… サーボアンプ
３５ ……… 制御装置

Claims (1)

1. サーボモータの回転運動を直線運動に変換しスクリュを前進させて溶融樹脂を金型へ射出する電動式射出装置の制御方法において、
   前記スクリュの前進端である当接位置から所定距離手前に基準位置を設けるとともに、前記サーボモータを保圧制御する回転指令を、前記基準位置から前記当接位置までの間前記スクリュの前進力が前記スクリュ位置に対応して滑らかに減衰するように制限する制限値を設け、前記スクリュが前進して前記基準位置に到達したとき、前記スクリュの前進力を前記制限値により制限させ始め、前記スクリュの前進をその前進力と前記溶融樹脂の反力が平衡した位置で停止させることを特徴とする電動式射出装置の制御方法。

Images