JP4038226B2 - 射出成形機の計量方法及び制御装置 - Google Patents

射出成形機の計量方法及び制御装置 Download PDF

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Description

本発明は、射出成形機に関する。特に、樹脂の計量をより正確に達成できる計量方法及び射出成形機の制御装置に関する。
インラインスクリュ式射出成形機では、加熱シリンダ内のスクリュを回転させ樹脂材料を溶融混練し、加熱シリンダの先端部に溶融樹脂を圧送し,これに伴って圧力制御を行いながらスクリュを後退させて、スクリュが設定計量点に到達すると、スクリュの回転を止め、かつスクリュの後退も停止させて樹脂の計量を行っている。又、プリプラ式射出成形機も同様で、可塑化回転させてシリンダの先端部に溶融樹脂を供給し、シリンダの先端部に供給された樹脂の圧力でプランジャを後退させて、プランジャが設定位置に達することによって、溶融樹脂の計量を行っている。そして、この計量後にスクリュ又はプランジャを前進させて金型内に溶融樹脂を射出し充填させている。
成形品の品質を上げるには、金型内に充填される溶融樹脂の充填量のバラツキを少なくする必要がある。
スクリュ又はプランジャが計量点位置まで後退し、その後、射出を行うとき、計量した溶融樹脂がそのまま射出され金型内に充填されれば、正確な充填量が得られ、成形品の重量のバラツキはなく、成形品の品質を均一に保つことができる。しかし、計量完了から射出工程に移行する際に、溶融樹脂が逆流し計量樹脂量が変化して正確な溶融樹脂量を射出できないという問題がある。
計量工程時には、スクリュの回転に伴って発生した溶融樹脂をシリンダ先端部に供給し、射出工程時には、スクリュ先端部の溶融樹脂が後方に逆流せず、金型内に射出されるようにするために、スクリュの先端には、逆止弁、チェックリング等の弁が設けられており、この弁を介して計量完了から射出開始時において、溶融樹脂がスクリュ先端部と後端部間で移動して計量樹脂量が変化することを防止し、正確に計量樹脂量を射出するように構成されている。しかし、この溶融樹脂の逆流を防止する弁などの逆流防止手段の動作遅れに伴って溶融樹脂が逆流し、正確な溶融樹脂量を射出できないという問題がある。この点を改善するための技術が各種提案されている。
プリプラ式射出成形機において、計量完了後にプランジャを後退させスクリュ先端部の溶融樹脂の圧力を「0」にした後、プランジャを前進させて逆止弁を後退させてシリンダの後端部から先端部への樹脂通路を閉鎖して溶融樹脂の逆流を防止して計量樹脂量のバラツキをなくすようにした発明が知られている(特許文献1参照)。
インラインスクリュ式射出成形機において、スクリュが計量点まで後退するとスクリュ回転を停止し、スクリュ後退を停止した後、その停止した位置でスクリュを逆回転させてシリンダの後端部の樹脂圧力を低下させて逆止弁を後退させて樹脂通路を閉鎖し、その後、サックバックし、次に射出を開始することにより計量の樹脂量のバラツキをなくしたものが知られている(特許文献2参照)。
同様に、計量完了後のサックバック工程でスクリュ位置を保持したまま逆回転させて、その後射出を開始するもの(特許文献3参照)、又、計量完了後、スクリュを逆回転させると共に、同時にスクリュを後退させサックバックを行い、その後射出を開始するもの(特許文献4参照)、さらに、計量完了後、サックバックした後にスクリュを逆回転させて、リングバルブで樹脂通路を閉鎖し、その後、スクリュをサックバック開始前の位置まで前進させ、一旦停止した後、射出を行うもの、若しくは、サックバックした後にスクリュを逆回転させながらスクリュをサックバック開始前の位置まで前進させ、一旦停止した後、射出を行うものも公知である(特許文献5参照)。さらに、射出の精度を上げるため、計量後にキャビティへの溶融時油脂の注入圧力よりも低い圧力を一定時間維持するか、又は、圧力が一定圧力に上昇するまで維持する予備射出を行い、チェックリングを閉鎖した後その位置を記憶してその記憶位置から一定距離を射出動作させるもの、又はこの予備射出時にはスクリュを逆回転させるもの(特許文献6)や、単に計量完了後にスクリュを加圧し所定の位置まで前進させて停止し、その位置を基準点として射出動作させるもの(特許文献7)、計量完了後に逆止弁が移動して確実に閉ざす程度の加圧をスクリュに一定の時間加え所定圧力に達した点に停止させ、その位置を基準点として射出動作させるもの(特許文献8)が古くから知られている。
又、計量完了後のスクリュ回転のオーバーランによる余分な計量樹脂を逆回転させて戻すもの(特許文献参照)や、計量終了直前からスクリュを逆回転させて減圧と正確な計量完了位置での停止させるもの(特許文献10参照)が知られている。
上述した従来の技術では、射出時にシリンダ先端部の溶融樹脂の逆流等が発生して計量樹脂量が変動することを防止するものである。
また、正確な計量樹脂量を得るように制御するものとしては、背圧指令とスクリュ回転数指令の組を複数設け、この組み合わせの背圧とスクリュ回転数を連動して制御して、計量工程の終了時にはスクリュ回転数及びスクリュ後退速度を「0」にするように制御することにより、計量を均一にする方法も知られている(例えば、特許文献11参照)。
又、計量停止前のスクリュ回転速度をスクリュ後退位置を基準に順次小さい回転数として、安定した計量樹脂量を得るようにしたものも知られている(例えば、特許文献12参照)。
特開平2−147312号公報(図1) 特開平11−240052号公報(段落「0031」) 特許第3118188号公報(請求項1,2) 特公平2−38381号公報(発明の効果) 特開平9−29794号公報(段落「0015」「0016」「0017」) 特開昭60−76321(特許請求の範囲1,2) 特開昭53−39358(特許請求の範囲) 特開昭52−151352(特許請求の範囲) 特許第3652681号(段落「0011」) 特開2004−154994号公報(段落「0011」) 特公平1−26857号公報(第6欄末行〜第7欄21行) 特公昭64−6931号公報(特許請求の範囲、第2図)
上述した特許文献1に記載されたプリプラ式射出成形機において計量完了後にプランジャを後退、前進させるものや、特許文献2、3、5、9に記載されているような、計量終了後にスクリュ逆回転やスクリュの前後進を別々に行うことによって、正確な計量(射出量)を得るようにした従来技術は、プランジャの前後進をしないプリプラ式射出成形機やスクリュの逆回転を行わない一般的なインラインスクリュ式射出成形機の計量動作に比べてサイクルタイムが延びてしまうというデメリットがあった。
また、特許文献4に記載された計量完了後のスクリュ後退動作中に同時にスクリュを逆回転させるものでは、サイクルタイムが長くなるというデメリットはないが、スクリュ内圧は少しのスクリュ逆回転によって十分低下するので、精密な成形には必要最低限の逆回転動作を行う必要があるが、過剰に逆回転を行う恐れがある。過剰にスクリュが逆回転させられると、溶融樹脂が逆流しスクリュの溝に過剰に充填され、次の成形サイクルにおける計量がばらつく要因になってしまう。又、スクリュの逆回転を少なくするためにスクリュ後退距離を短くすると、スクリュ後退による減圧が少なすぎてノズルからの鼻タレ現象によって成形が不安定になる。さらに、スクリュ逆回転中のスクリュ後退速度が速すぎると、スクリュ逆回転による計量樹脂の圧力低下効果とスクリュ後退による計量樹脂の圧力低下効果が重なり、急激な圧力変化が起こってしまい、計量した樹脂量が変動してしまうため、射出圧力や最小クッション量のバラツキ増大の原因になってしまい、制御が非常に難しいものとなる。
そこで、本発明の目的は、計量終了後のスクリュ後退工程でのサイクルタイムの延びを極力低減させ、かつ、より正確で均一な計量樹脂量を得る計量条件を短時間で決定できる方法及び射出成形機の制御装置を得ることにある。
本願請求項1〜15に係る発明は、インラインスクリュ式射出成形機又はプランジャとスクリュを有するプリプラ式射出成形機における計量方法であって、請求項1に係る発明は、スクリュ又はプランジャが計量完了後、スクリュ又はプランジャを射出方向とは反対方向に後退させる後退工程において、該後退工程中にスクリュを計量工程とは逆方向に所定の速度で回転させ、かつ該スクリュ逆回転動作中は逆回転しないときの第1の後退速度とは異なる第2の設定速度でスクリュ又はプランジャを後退させるとともに、スクリュ逆回転動作中以外では前記設定された第1の後退速度でスクリュ又はプランジャを後退させることを特徴とする射出成形機における計量方法である。
又、前記スクリュの逆回転を、請求項2に係る発明は、あらかじめ設定された時間だけスクリュを逆回転させるものとし、請求項3に係る発明は、あらかじめ設定された角度だけスクリュを逆回転させるものとし、請求項4に係る発明は、あらかじめ設定されたスクリュ又はプランジャ後退位置に到達するまでスクリュを逆回転させるものとし、請求項5に係る発明は、あらかじめ設定された樹脂圧力に達するまでスクリュを逆回転させるものとしている。
又、スクリュ逆回転動作を開始する時点を、請求項6に係る発明は、後退動作中のスクリュ又はプランジャ位置があらかじめ設定された位置に到達したときとし、請求項7に係る発明は、スクリュ後退動作開始後、あらかじめ設定された時間経過後とし、請求項8に係る発明は、スクリュ後退動作開始後、あらかじめ設定された樹脂圧力に到達後としている。又、請求項9に係る発明は、前記スクリュ逆回転中の第2の後退速度を、前記第1の後退速度よりも低速としている。請求項10に係る発明は、前記後退工程中の第1の後退速度が、あらかじめ設定された圧力と検出樹脂圧力に基づいて制御されるものとし、請求項11に係る発明は、スクリュ逆回転動作中の第2の後退速度を、あらかじめ逆回転動作中の圧力として設定された圧力と検出樹脂圧力に基づいて制御されるものとした。さらに、請求項12に係る発明は、前記スクリュ逆回転動作を行う区間を前記後退工程中の中間に設け、前記スクリュ逆回転動作前の後退速度を前記第1の後退速度とし、前記スクリュ逆回転動作後の後退速度を前記第1の後退速度に代えて第3の後退速度とし、前記第1、第2、第3の後退速度をそれぞれ独立して異なる値に設定可能なものとした。又、請求項13に係る発明は、スクリュ後退動作が完了するまでに、スクリュ逆回転動作が完了していなかった場合、スクリュ後退動作停止と同時に逆回転動作を停止させるものとした。又、請求項14に係る発明は、前記計量終了後の後退工程後かつ射出工程の前に、所定の速度で、所定の圧力に達するまで、又は所定の位置に到達するまで、又は所定の時間だけ、射出方向にスクリュ又はプランジャを前進させると共に、該スクリュ前進工程中にスクリュを計量工程とは逆に回転させるものとした。又、請求項15に係る発明は、前記計量終了後の後退工程後かつ射出工程の前に、所定の速度で、所定の圧力に達するまで、又は所定の位置に到達するまで、又は所定の時間だけ、射出方向にスクリュ又はプランジャを前進させ、その後計量工程とは逆にスクリュを回転させるものとした。
本願請求項16〜29に係る発明は、スクリュを前後進させるためのスクリュ前後進用モータと、スクリュを回転させるためのスクリュ回転用モータとを備え、計量中にはスクリュ回転用モータを所定方向に回転させながら、スクリュ前後進用モータを駆動しスクリュをあらかじめ設定された計量完了位置まで後退させるインラインスクリュ式射出成形機における制御装置であって、請求項16に係る発明は、計量位置到達後にスクリュを後退させる距離および速度が異なる第1、第2のスクリュ後退速度を設定する設定手段と、該設定に従ってスクリュを後退させる手段と、該スクリュ後退動作中にスクリュを計量工程とは逆の方向に所定の速度で回転させる逆回転手段とを有し、該逆回転動作中には第2の後退速度で、該逆回転動作を行わない区間は前記第1のスクリュ後退速度でスクリュを前記設定された距離だけ後退させるものである。
又、前記逆回転手段を、請求項17に係る発明は、あらかじめ設定された時間だけスクリュを逆回転させる手段とし、請求項18に係る発明は、あらかじめ設定された角度だけスクリュを逆回転させる手段とし、請求項19に係る発明は、あらかじめ設定されたスクリュ後退位置に到達するまでスクリュを逆回転させる手段とし、請求項20に係る発明は、あらかじめ設定された樹脂圧力に達するまでスクリュを逆回転させる手段とした。
さらに、前記逆回転手段を、請求項21に係る発明は、後退動作中のスクリュ位置があらかじめ設定された位置に到達後にスクリュ逆回転を開始させる手段とし、請求項22に係る発明は、後退動作開始後、あらかじめ設定された時間経過後にスクリュ逆回転を開始させる手段とし、請求項23に係る発明は、後退動作開始後、あらかじめ設定された樹脂圧力に到達後にスクリュ逆回転を開始させる手段とした。
また、請求項24に係る発明は、前記スクリュ逆回転動作中の第2の後退速度が、前記第1の後退速度よりも低速であることを特徴とするものとした。又、請求項25に係る発明は、前記スクリュを後退させる手段は、あらかじめ設定された圧力と検出樹脂圧力に基づいて後退工程中の第1の後退速度を制御するものとし、請求項26に係る発明は、前記スクリュを後退させる手段は、あらかじめスクリュ逆回転動作中の圧力として設定された圧力と検出樹脂圧力に基づいて逆回転動作中の第2の後退速度を制御するものとした。
請求項27に係る発明は、前記設定手段で、前記計量位置到達後にスクリュを後退させる区間の中間に前記スクリュ逆回転動作の区間を設定可能とし、該スクリュ逆回転動作前の後退速度を前記第1の後退速度とし、前記スクリュ逆回転動作後の後退速度を前記第1の後退速度に代えて第3の後退速度とし、前記第1、第2、第3の後退速度をそれぞれ独立して異なる値に設定できるようにした。また、請求項28に係る発明は、スクリュ後退動作が完了するまでに、スクリュ逆回転動作が完了していなかった場合、前記逆回転手段はスクリュ後退動作停止と同時にスクリュ逆回転動作を停止させるものとした。又、請求項29に係る発明は、プランジャ式射出成形機とし、スクリュを前後進させるためのスクリュ前後進用モータの代わりに、プランジャを前後進させるためのプランジャ前後進用モータを設け、スクリュを前後進させる代わりに該プランジャ前後進用モータでプランジャを前後進させるものとした。
スクリュ後退動作を常に行うため、スクリュ後退動作とスクリュ逆回転動作を別々に行うよりもサイクルタイムを短くできる。また、スクリュ逆回転中は、スクリュ後退速度を遅くする、もしくは圧力制御に基づく後退速度で動作させることで、急激な圧力変動を抑制できるので精密な計量が可能となる。さらに、スクリュ逆回転条件とスクリュ後退条件を独立して調整することが可能なので、最適条件の調整が短時間で行え、またスクリュ逆回転後に、再びスクリュ後退速度を速くしてサイクルタイムの短縮を図ることも可能となる。さらに、逆回転していない時の後退速度と、逆回転中の後退速度の2つのみ設定可能な制御装置にすれば、設定項目が減少して、より簡便に最適条件の設定が可能となる。
以下、本発明の一実施形態を図面と共に説明する。
図1は、本発明の一実施形態の射出成形機の要部ブロック図である。
射出シリンダ1の先端にはノズル部2が取り付けられ、該射出シリンダ1内には、スクリュ3が挿通されている。スクリュ3には該スクリュ3にかかる圧力により樹脂圧力を検出するロートセル等の圧力センサ5が設けられ、該スクリュ3は、スクリュ回転用サーボモータM2により、プーリ、ベルト等で構成された伝動機構6を介して回転させられる。又、スクリュ3は、スクリュ前後進用サーボモータM1によって、プーリ、ベルト、ボールねじ/ナット機構等の回転運動を直線運動に変換する機構を含む伝動機構7を介して駆動され、該スクリュ3の軸方向に移動させられる。なお、符号P1は、スクリュ前後進用サーボモータM1の位置、速度を検出することによって、スクリュ3の軸方向の位置、速度を検出する位置・速度検出器であり、符号P2は、サーボモータM2の位置、速度を検出することによって、スクリュ3の回転位置、速度を検出する位置・速度検出器である。又、符号4は、射出シリンダ1に樹脂を供給するホッパである。
射出成形機の制御装置10は、数値制御用のマイクロプロセッサであるCNCCPU20、プログラマブルマシンコントローラ用のマイクロプロセッサであるPMCCPU17、及びサーボ制御用のマイクロプロセッサであるサーボCPU15を有し、バス26を介して相互の入出力を選択することにより各マイクロプロセッサ間での情報伝達が行えるようになっている。
サーボCPU15には、位置ループ、速度ループ、電流ループの処理を行うサーボ制御専用の制御プログラムを格納したROM13やデータの一時記憶に用いられるRAM14が接続されている。また、サーボCPU15は、A/D(アナログ/デジタル)変換器16を介して射出成形機本体側に設けられた射出圧等の各種圧力を検出する圧力センサ5からの圧力信号を検出できるように接続されている。更に、サーボCPU15には、該CPU15からの指令に基づいて、射出軸、スクリュ回転軸に接続された射出用、スクリュ回転用のサーボモータM1,M2を駆動するサーボアンプ12,11が接続され、各サーボモータM1,M2に取り付けられた位置・速度検出器P1,P2からの出力がサーボCPU15に帰還されるようになっている。各サーボモータM1,M2の回転位置は位置・速度検出器P1,P2からの位置のフィードバック信号に基づいてサーボCPU15により算出され、各現在位置記憶レジスタに更新記憶される。図1においては射出軸、スクリュ回転軸を駆動するサーボモータM1,M2、該サーボモータM1,M2の回転位置、速度を検出する位置・速度検出器P1,P2及びサーボアンプ12,11についてのみ示しているが、金型の型締めを行う型締め軸や成形品を金型から取り出すエジェクタ軸等の各軸の構成は皆これと同様であり、図1では省略している。
PMCCPU17には射出成形機のシーケンス動作を制御するシーケンスプログラム等を記憶したROM18および演算データの一時記憶等に用いられるRAM19が接続され、CNCCPU20には、射出成形機を全体的に制御する自動運転プログラム、本発明に関係した、計量後後の減圧制御プログラム等を記憶したROM21および演算データの一時記憶等に用いられるRAM22が接続されている。
不揮発性メモリで構成される成形データ保存用RAM23は射出成形作業に関する成形条件と各種設定値,パラメータ,マクロ変数等を記憶する成形データ保存用のメモリである。LCD(液晶ディスプレイ)/MDI(手動データ入力装置)25はインタフェース(I/F)24を介してバス26に接続され、グラフ表示画面や機能メニューの選択および各種データの入力操作等が行えるようになっており、数値データ入力用のテンキーおよび各種のファンクションキー等が設けられている。なお、表示装置としてはCRTを用いたものでもよい。
以上の構成により、PMCCPU17が射出成形機全体のシーケンス動作を制御し、CNCCPU20がROM21の運転プログラムやデータ保存用RAM23に格納された成形条件等に基づいて各軸のサーボモータに対して移動指令の分配を行い、サーボCPU15は各軸に対して分配された移動指令と位置・速度検出器P1,P2で検出された位置および速度のフィードバック信号等に基づいて、従来と同様に位置ループ制御,速度ループ制御さらには電流ループ制御等のサーボ制御を行い、いわゆるディジタルサーボ処理を実行し、サーボモータM1,M2を駆動制御する。
上述した構成は従来の電動式射出成形機の制御装置と変わりはなく、従来と異なる点は、ROM21に計量完了後の減圧処理のプログラムが格納されている点である。
図2は、本実施形態の計量完了後の減圧処理の動作概要説明図である。本実施形態の計量工程の動作は、従来と同様にスクリュ3を設定計量位置まで背圧をかけながら後退させ、この計量が完了した後に減圧動作を設けた点に特徴を有するものであり、この減圧動作は、スクリュ3を設定された減圧完了位置まで後退させると共に、その後退中の一部区間で、スクリュ3を逆回転(計量時の回転方向を正転とし、この計量時の回転方向に対して逆方向の回転を逆回転としている)させる減圧動作を設けた点に特徴を有するものである。
図2において、従来と同様にスクリュ3に背圧をかけながらスクリュを正転させて計量混練り動作をさせ、設定された計量位置までスクリュ3が後退し、計量が完了すると、スクリュ3を設定速度V1で後退させる。この時、スクリュ3の回転は「0」、すなわち回転させずに、スクリュ3を速度V1で後退させる。その後設定された逆回転開始点に達すると、スクリュ3を逆回転させ、スクリュ3の後退速度を先の後退速度V1とは異なる速度V2としてスクリュを後退させ、設定された逆回転完了点に達すると、スクリュ3の逆回転を停止し、スクリュ3の後退速度をスクリュ逆回転中の後退速度V2とは異なる後退速度V3(先の後退速度V1と同じ速度でもよい)として後退させ、設定された減圧完了位置に達すると後退を停止して計量動作を終了する。図2に示す例では逆回転動作区間の後退速度V2を他の区間の後退速度V1、V3より低速としているが、これは、スクリュ逆回転中のスクリュ後退速度が速すぎると、スクリュ逆回転による計量樹脂の圧力低下効果とスクリュ後退による計量樹脂の圧力低下効果が重なり、急激な圧力変化が起こってしまい、計量した樹脂量が変動してしまうため、射出圧力や最小クッション量のバラツキ増大の原因になってしまい、制御が非常に難しいものとなるが、これを防止する必要があることから、逆回転区間の後退速度は低速にして、このスクリュ3の逆回転の調整を容易にするためである。
以上のように、本発明の計量方法は、スクリュ3に背圧をかけて正転させて樹脂を混練し、スクリュ3が設定計量位置に達するまでは、従来と同じであるが、この計量点に達した後の、スクリュ3の動作処理が従来の計量方法と相違するもので、スクリュ3が計量点達した後、スクリュを後退させると共に、その後退途中の一部区間にスクリュ3を逆回転させる区間を設け、この逆回転動作区間は、スクリュの後退速度を他の区間異なるものとし、又、他の区間はスクリュ3の回転を停止させる制御をする計量方法である。
スクリュ後退区間の一部にスクリュ逆回転動作区間を設けたことから、この逆回転動作区間の長さ、及び逆回転速度をそれぞれ独立して設定することができ、微調整ができるものであるから、過剰逆回転を防止することができ、又、減圧も精度高く調整することができる。
このスクリュを逆回転させる区間は、スクリュ後退区間において、1箇所でも複数箇所に設けてもよく、又、スクリュ逆回転区間をスクリュ後退開始直後に設けても、後退停止直前に設けてもよいものである。
又、逆回転開始点は、スクリュの後退位置、スクリュ後退開始してからの経過時間、さらには、樹脂圧力(スクリュにかかる圧力)のいずれかによって決める。又、逆回転区間の逆回転完了点は、スクリュの後退位置、スクリュ逆回転開始してからの経過時間、樹脂圧力(スクリュにかかる圧力)さらにはスクリュの逆回転開始からの回転角によって決める。
又、スクリュの後退速度V1、V2、V3は、予め設定した速度としてもよく、又は、樹脂圧力(スクリュにかかる圧力)を目標圧力として設定し、この目標圧力と実際の検出圧力に基づいて、この後退速度を求めるようにしてもよい。例えば、目標圧力と検出圧力の差に基づいてスクリュの後退速度V1、V2、V3を制御するようにしてもよいものである。
図3は、本実施形態のCNCCPU20が実施する計量方法における減圧処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。
この図3に示す例では、図2に示すようなパターンで制御するもので、スクリュの逆回転動作区間の開始点、終了点及び後退停止点(減圧完了点)をスクリュの後退位置で設定し、又、後退速度V1、V2、V3も設定されるものとしている。さらに、逆回転動作区間のスクリュ逆回転速度Rvも予め設定されている。
計量工程の計量混練り動作が従来と同様に行われ、スクリュ3が後退し、計量点に達すると(ステップa1)、CNCCPU20は、スクリュ3の回転停止指令をサーボCPU15に出力し、サーボCPU15は、スクリュ回転用のサーボモータM2の回転を停止させる。又、設定されている最初の区間の後退速度V1と、逆回転速度Rvを読み出す(ステップa2)。そして、読み出したスクリュ後退速度V1でスクリュ3を後退させる(ステップa3)。すなわち、スクリュ後退速度V1での移動の指令をCNCCPU20はサーボCPU15に指令し、サーボCPU15はスクリュ前後進用のサーボモータM1をこの指令された後退速度V1で後退させるようフィードバック制御する。
位置・速度検出器P1で検出され、現在位置記憶レジスタに記憶されているスクリュ前後進用サーボモータM1の回転位置すなわちスクリュ3の位置が、設定されている逆回転開始位置に到達するまで(ステップa4)、スクリュ3を無回転で、設定後退速度V1で後退させ、スクリュが逆回転開始位置に到達したことが判断されると、設定されているスクリュ逆回転区間のスクリュ後退速度V2を読み出し、該速度を指令してサーボモータM1によりスクリュ3を後退速度V2に後退させる(ステップa5)と共に、逆回転速度Rvを指令してサーボモータM2によりスクリュ3を速度Rvで逆回転させる(ステップa6)。
次に、位置・速度検出器P1で検出され、現在位置記憶レジスタに記憶されているスクリュ3の軸方向の移動位置が、設定されたスクリュ逆回転完了位置か判断し(ステップa7)、該スクリュ逆回転完了位置に到達するまで待つ。
スクリュ3がスクリュ逆回転完了位置で後退したことが検出されると、スクリュ3の回転を停止させ、スクリュの後退速度を設定後退速度V3に切り替える(ステップa8)。そして、スクリュが設定された減圧完了位置まで後退したか判断し(ステップa9)、スクリュ3が減圧完了位置に達すると、スクリュの後退を停止させ(ステップa10)、この計量動作を終了し、次の射出工程に移行する。
なお、ステップa7とステップa9を続けて判断し、スクリュ逆回転完了が先に検出されたときは、ステップa8に移行してスクリュの回転を停止させてスクリュを後退速度V3で後退させ、その後、スクリュ位置が減圧完了位置まで達したかを判断して、達したならば、スクリュの後退も停止させるようにし、又、スクリュ逆回転完了が判断される前に、スクリュ位置が減圧完了位置まで達したと判断されたときには、スクリュ3の回転及び後退を同時に停止させるようにしてもよい。
上述した実施形態の例では、スクリュを逆回転させる逆回転区間の開始をスクリュの後退位置で決めるよう設定し、ステップa4でこの逆回転開始タイミングを判断するようにしたが、このタイミングを計量点に達した後、減圧のためスクリュ後退開始からの経過時間又は樹脂圧力によって決めてもよいものである。経過時間でスクリュの逆回転開始を決めるときには、その経過時間を設定しておき、処理では、ステップa3でタイマをリセットしてスタートさせ、ステップa4で該タイマでの計時時間が設定した経過時間に達したかを判断するようにすればよい。この点、図4に示す。
又、圧力でスクリュの逆回転開始を決めるときには、圧力センサ5で検出したスクリュ3にかかる樹脂圧力をA/D変換器16を介して検出し、この検出した圧力が設定した圧力に達したかを、ステップa4でスクリュ位置に変えて判断すればよい。
又、スクリュの逆回転完了位置も、上述した実施形態の例ではスクリュ後退位置で判断するようにしたが、逆回転開始からの経過時間、樹脂圧力、さらには、逆回転開始からのスクリュ3の回転角度によって判断するようにしてもよい。経過時間で判断する場合には、この時間を設定しておき、ステップa6でタイマをリセットしてスタートさせ、ステップa7で該タイマでの計時時間が設定した経過時間に達したかを判断するようにすればよい。この点、図4に示す。
又、樹脂圧力で判断する場合には、予めこのスクリュの逆回転を停止させる樹脂圧力を設定しておき、圧力センサ5で検出されるスクリュ3にかかる樹脂圧力がこの設定された圧力以下に達したかをステップa7で判断し、この設定圧力以下に達したとき、ステップa8に移行するようにすればよい。
又、スクリュの回転角度でスクリュ逆回転区間の完了を判断する場合には、予めその回転角度を設定しておき、ステップa6で、位置・速度検出器P2で検出され、現在位置記憶レジスタに記憶されるスクリュ回転位置を読み取り記憶し、ステップa7で現在位置記憶レジスタに記憶するスクリュ回転位置が、記憶したスクリュ回転位置から設定された回転角度まで回転したかを判断するようにすればよいものである。
図4は、スクリュ逆回転区間の開始、及び完了を時間によって判断する場合の処理フローチャートである。図3の処理と相違する点はステップb3でタイマをリセットしてスタートさせる点が追加されていること、ステップb4の判断処理が、タイマでの計時時間が設定開始時間に達したかの判断に代わっていること、又、ステップb6でタイマをリセットしてスタートする処理が加わっていること、及びステップb7の判断処理が、タイマの計時時間が、設定された逆回転完了時間に達しているかの判断処理に代わっている点である。他は図3の処理と同じである。
上述した実施形態では、スクリュを後退させて減圧するときのスクリュ後退速度V1、V2、V3を設定値したが、この後退速度を樹脂圧力に基づいて制御するものとしてもよい。
予め目標圧力を設定しておき、圧力センサ5で検出される圧力との差の圧力偏差を求め、該圧力偏差に基づいてスクリュの後退速度を制御するようにしてもよいものである。この場合、スクリュ逆回転動作区間は、スクリュの逆回転による影響を微妙に調整させるために、他の区間より後退速度を遅くすることが望まれることから、圧力偏差に乗じるゲインを他の区間よりも小さいものとする。
なお、上述した実施形態では、インラインスクリュ式射出成形機の例を説明したが、プランジャとスクリュを有するプリプラ式射出成形機にもこの発明は適用できるものである。上述したインラインスクリュ式射出成形機におけるスクリュの回転の速度や回転角は、プリプラ式射出成形機のスクリュの回転速度、回転角度に対応し、インラインスクリュ式射出成形機におけるスクリュの軸方向の移動はプリプラ式射出成形機のプランジャの移動に対応するものとなる。
また、精度の高い射出を行うために、少しサイクルが長くなるものの、前記後退工程後の射出前に、所定の速度で、所定の圧力に達するまで、又は所定の位置に到達するまで、又は所定の時間だけ、射出方向にスクリュ又はプランジャを前進させる工程を追加し、該行程で到達した位置を射出工程の射出開始の基準点として、該基準点に基づいて射出工程で所定の量だけ射出した後保圧工程に切り替えるようにする。ここで前記所定の速度とは、あらかじめ設定した速度又は圧力制御の結果から得られる速度のことである。又、この基準点までの前進させる工程中にスクリュを計量とは逆に回転させるか、または前記前進させる工程後にスクリュを計量とは逆に回転させるようにする。これにより、更に精密な射出の準備が可能となる。なお、この基準点まで前進させる行程における、所定の圧力、所定の位置、所定の速度、及び所定の時間は、樹脂の種類や他の成形条件によって異なるが、予め実験等によって最適な値を求めて設定しておく。
本発明の一実施形態の射出成形機を制御する制御装置の要部ブロック図である。 同実施形態の計量完了後の減圧処理の動作概要説明図である。 同実施形態における減圧処理のフローチャートである。 時間によって逆回転区間を判別する減圧処理のフローチャートである。
符号の説明
1 シリンダ
2 ノズル
3 スクリュ
4 ホッパ
5 圧力センサ
6 伝動機構
7 伝動機構
10 制御装置

Claims (29)

  1. インラインスクリュ式射出成形機又はプランジャとスクリュを有するプリプラ式射出成形機における計量方法であって、スクリュ又はプランジャが計量完了後、スクリュ又はプランジャを射出方向とは反対方向に後退させる後退工程において、該後退工程中にスクリュを計量工程とは逆方向に所定の速度で回転させ、かつ該スクリュ逆回転動作中は逆回転しないときの第1の後退速度とは異なる第2の設定速度でスクリュ又はプランジャを後退させるとともに、スクリュ逆回転動作中以外では前記設定された第1の後退速度でスクリュ又はプランジャを後退させることを特徴とする射出成形機における計量方法。
  2. あらかじめ設定された時間だけスクリュを逆回転させることを特徴とする請求項1に記載の射出成形機における計量方法。
  3. あらかじめ設定された角度だけスクリュを逆回転させることを特徴とする請求項1に記載の射出成形機における計量方法。
  4. あらかじめ設定されたスクリュ又はプランジャ後退位置に到達するまでスクリュを逆回転させることを特徴とする請求項1に記載の射出成形機における計量方法。
  5. あらかじめ設定された樹脂圧力に達するまでスクリュを逆回転させることを特徴とする請求項1に記載の射出成形機における計量方法。
  6. 後退動作中のスクリュ又はプランジャ位置があらかじめ設定された位置に到達後にスクリュ逆回転動作を開始することを特徴とする請求項1乃至5の内いずれか1項に記載の射出成形機における計量方法。
  7. 前記スクリュの後退動作開始後、あらかじめ設定された時間経過後にスクリュ逆回転動作を開始することを特徴とする請求項1乃至5の内いずれか1項に記載の射出成形機における計量方法。
  8. 前記スクリュの後退動作開始後、あらかじめ設定された樹脂圧力に到達後にスクリュ逆回転動作を開始することを特徴とする請求項1乃至5の内いずれか1項に記載の射出成形機における計量方法。
  9. 前記スクリュ逆回転動作中の第2の後退速度は、前記第1の後退速度よりも低速であることを特徴とする請求項1乃至8の内いずれか1項に記載の射出成形機における計量方法。
  10. 前記後退工程中の第1の後退速度が、あらかじめ設定された圧力と検出樹脂圧力に基づいて制御される後退速度であることを特徴とする請求項1乃至8の内いずれか1項に記載の射出成形機における計量方法。
  11. 前記スクリュ逆回転動作中の第2の後退速度が、あらかじめ逆回転動作中の圧力として設定された圧力と検出樹脂圧力に基づいて制御される後退速度であることを特徴とする請求項1乃至8の内いずれか1項に記載の射出成形機における計量方法。
  12. 前記スクリュ逆回転動作を行う区間を前記後退工程中の中間に設け、前記スクリュ逆回転動作前の後退速度を前記第1の後退速度とし、前記スクリュ逆回転動作後の後退速度を前記第1の後退速度に代えて第3の後退速度とし、前記第1、第2、第3の後退速度をそれぞれ独立して異なる値に設定可能であることを特徴とする請求項1乃至9の内いずれか1項に記載の射出成形機における計量方法。
  13. 前記スクリュの後退動作が完了するまでに、スクリュ逆回転動作が完了していなかった場合、スクリュの後退動作停止と同時にスクリュの逆回転動作を停止させることを特徴とする請求項1乃至12の内いずれか1項に記載の射出成形機における計量方法。
  14. スクリュ又はプランジャが計量完了してスクリュ又はプランジャを射出方向とは反対方向に後退させる後退工程の後かつ射出工程の前に、所定の速度で、所定の圧力に達するまで、又は所定の位置に到達するまで、又は所定の時間だけ、射出方向にスクリュ又はプランジャを前進させ、その前進工程中に、スクリュを計量工程とは逆方向に所定の速度で回転させることを特徴とする請求項1乃至13の内いずれか1項に記載の射出成形機における計量方法。
  15. スクリュ又はプランジャが計量完了してスクリュ又はプランジャを射出方向とは反対方向に後退させる後退工程の後かつ射出工程の前に、所定の速度で、所定の圧力に達するまで、又は所定の位置に到達するまで、又は所定の時間だけ、射出方向にスクリュ又はプランジャを前進させ、その後スクリュを計量工程とは逆方向に所定の速度で回転させることを特徴とする請求項1乃至13の内いずれか1項に記載の射出成形機における計量方法。
  16. スクリュを前後進させるためのスクリュ前後進用モータと、スクリュを回転させるためのスクリュ回転用モータとを備え、計量中にはスクリュ回転用モータを所定方向に回転させながら、スクリュ前後進用モータを駆動しスクリュをあらかじめ設定された計量完了位置まで後退させるインラインスクリュ式射出成形機における制御装置において、
    計量位置到達後にスクリュを後退させる距離および速度が異なる第1、第2のスクリュ後退速度を設定する設定手段と、該設定に従ってスクリュを後退させる手段と、該スクリュ後退動作中にスクリュを計量工程とは逆の方向に所定の速度で回転させる逆回転手段とを有し、該逆回転動作中には第2の後退速度で、該逆回転動作を行わない区間は前記第1のスクリュ後退速度でスクリュを前記設定された距離だけ後退させることを特徴とする射出成形機における制御装置。
  17. 前記逆回転手段は、あらかじめ設定された時間だけスクリュを逆回転させる手段である請求項16に記載の射出成形機における制御装置。
  18. 前記逆回転手段は、あらかじめ設定された角度だけスクリュを逆回転させる手段である請求項16に記載の射出成形機における制御装置。
  19. 前記逆回転手段は、あらかじめ設定されたスクリュ後退位置に到達するまでスクリュを逆回転させる手段である請求項16に記載の射出成形機における制御装置。
  20. 前記逆回転手段は、あらかじめ設定された樹脂圧力に達するまでスクリュを逆回転させる手段である請求項16に記載の射出成形機における制御装置。
  21. 前記逆回転手段は、スクリュ後退動作中のスクリュ位置があらかじめ設定された位置に到達時にスクリュ逆回転を開始させる手段である請求項16乃至20の内いずれか1項に記載の射出成形機における制御装置。
  22. 前記逆回転手段は、スクリュ後退動作開始後、あらかじめ設定された時間経過後にスクリュ逆回転を開始させる手段である請求項16乃至20の内いずれか1項に記載の射出成形機における制御装置。
  23. 前記逆回転手段は、スクリュ後退動作開始後、あらかじめ設定された樹脂圧力に到達後にスクリュ逆回転を開始させる手段である請求項16乃至20の内いずれか1項に記載の射出成形機における制御装置。
  24. 前記スクリュ逆回転動作中の第2の後退速度が、前記第1の後退速度よりも低速であることを特徴とする請求項16乃至23の内いずれか1項に記載の射出成形機における制御装置。
  25. 前記スクリュを後退させる手段は、あらかじめ設定された圧力と検出樹脂圧力に基づいて後退工程中の第1の後退速度を制御することを特徴とする請求項16乃至23の内いずれか1項に記載の射出成形機における制御装置。
  26. 前記スクリュを後退させる手段は、あらかじめ逆回転動作中の圧力として設定された圧力と検出樹脂圧力に基づいてスクリュ逆回転動作中の第2の後退速度を制御することを特徴とする請求項16乃至23の内いずれか1項に記載の射出成形機における制御装置。
  27. 前記設定手段は、前記計量位置到達後にスクリュを後退させる区間の中間に前記スクリュ逆回転動作の区間を設定可能とし、該スクリュ逆回転動作前の後退速度を前記第1の後退速度とし、前記スクリュ逆回転動作後の後退速度を前記第1の後退速度に代えて第3の後退速度とし、前記第1、第2、第3の後退速度をそれぞれ独立して異なる値に設定できるようにしたことを特徴とする請求項16乃至24の内いずれか1項に記載の射出成形機における制御装置。
  28. 後退動作が完了するまでに、逆回転動作が完了していなかった場合、前記逆回転手段は後退動作停止と同時に逆回転動作を停止させることを特徴とする請求項16乃至27の内いずれか1項に記載の射出成形機における制御装置。
  29. 前記射出成形機はインラインスクリュ式射出成形機の代わりにプランジャ式射出成形機であって、スクリュを前後進させるためのスクリュ前後進用モータの代わりに、プランジャを前後進させるためのプランジャ前後進用モータを設け、スクリュを前後進させる代わりに該プランジャ前後進用モータでプランジャを前後進させる請求項16乃至28の内いずれか1項に記載の射出成形機における制御装置。
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