JP4091488B2 - Screw control method for injection molding machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形機のスクリュの制御方法に係り、特に、加熱バレル内でスクリュを前進させて溶融樹脂を金型内に充填する過程で、充填工程から保圧工程に移行する際に、サージ圧の発生を抑えるためのスクリュの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
射出成形機では、内部にスクリュを備えた加熱バレルを使用し、スクリュを回転させて加熱バレル内に樹脂を導入すると同時に樹脂を溶融し(「計量工程」と呼ぶ)、加熱バレル内に溶融樹脂が貯えられた後、スクリュを所定の速度で前進させて溶融樹脂を金型内に充填し(「充填工程」と呼ぶ)、スクリュが予め設定された位置(「保圧開始位置」と呼ぶ)に到達したところでスクリュを減速させ、次いで、金型内の樹脂の圧力が所定の値で維持されるようにスクリュの位置を制御している(「保圧工程」と呼ぶ)。
【0003】
この様な従来のスクリュ制御方法に関しては、次の様な問題があった。即ち、樹脂の充填を高速で行う必要がある場合、従来の制御方法ではスクリュの前進方向の慣性力を抑え切れないので、保圧工程に切り換わったところで大きなサージ圧が発生する。サージ圧が発生すると、保圧工程に切り換わった後での金型内の樹脂の圧力が不安定になる。その結果、射出成形製品の品質が安定せず、歩留まりにも悪い影響を及ぼす。また、金型を損傷することもある。
【0004】
なお、特開2000−167892号公報(特許文献1)には、薄肉の成形品を製造する場合に、バリなどの発生を防止する目的で、充填工程から保圧工程に移行する直前にスクリュを所定の位置まで後退させ、それによって成形品にかかる圧力を減少させることが記載されている(請求項1、パラグラフ[0006]、図1〜3)。
【0005】
特開2001−277322号公報(特許文献2)には、充填工程から保圧工程に移行する際にスクリュを所定の位置まで後退させ、それによって圧抜きを行って必要とする圧力波形を作ることが記載されている(請求項1、図2〜4)。
【0006】
特開2002−028960号公報(特許文献3)には、充填工程においてスクリュが保圧開始位置に到達したとき、所定の補正量だけ後退させた位置を位置指令として与え、それによってスクリュを減速させ、次いで保圧工程に移行することが記載されている(請求項1、図2)。
【0007】
特許文献1及び2に記載された方法では、スクリュが実際に後退する速度に樹脂が追い付かず、エアを巻き込むと言った問題がある。また、特許文献2及び3に記載された方法では、スクリュが実際に保圧開始位置に到達した時にスクリュの後退または減速を行うので、サージ圧抜きの効果が芳しくないと言う問題がある。
【0008】
【特許文献1】
特開2000−167892号公報
【0009】
【特許文献2】
特開2001−277322号公報
【0010】
【特許文献3】
特開2002−028960号公報(図2)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の様な射出成形機における従来のスクリュ制御方法の問題点に鑑み成されたものであり、本発明の目的は、射出の際、充填工程から保圧工程に移行するときのサージ圧の発生を抑え、これによって、高速で樹脂の充填を行った場合にも射出成形製品の品質を安定させることができるスクリュ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】
本発明の射出成形機のスクリュ制御方法は、
内部にスクリュを備えた加熱バレル内に樹脂を導入し、溶融して貯える計量工程と、
位置指令に従ってスクリュの位置を制御することにより、加熱バレル内でスクリュを前進させて樹脂を金型内に充填する充填工程と、
位置指令に従ってスクリュの位置を制御することにより、金型内の樹脂の圧力を所定の値に維持する保圧工程と、
を備えた射出成形機のスクリュ制御方法において、
位置指令の値を監視し、その値が予め設定された保圧開始位置に到達したとき、充填工程から保圧工程に移行し、この移行の際に、その直前の位置指令よりも予め設定された補正量だけ後退させた位置を1回のみの位置指令として与えることによりスクリュの前進速度を減速させることを特徴とする。
【0013】
本発明の射出成形機のスクリュ制御方法によれば、充填工程において、位置指令の値が前記保圧開始位置に到達したとき、スクリュの位置指令として前記補正量だけ後退させた位置を指示することによって、スクリュを速やかに減速させることができる。これによって、サージ圧の発生を抑えることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明に基づくスクリュ制御方法について、図面を用いて説明する。
【0015】
図1に、本発明の制御方法を電動式射出成形機に適用する場合の装置及び制御システムの構成の例を示す。図中、1は加熱バレル、2はスクリュ、3はホッパ、5は計量駆動モータ、6は射出駆動モータ、20は制御システムを表す。
【0016】
加熱バレル1の内部には、スクリュ2が組み込まれている。加熱バレル1の後端部(図においては右側)の近傍の側面には、ホッパ3が接続されている。加熱バレル1の先端部(図においては左側)は、金型(図示せず)の背面に接続される。成形材料となる樹脂9は、粒状に加工されたペレットであって、ホッパ3から加熱バレル1内に導入される。
【0017】
スクリュ2の後端部には、計量駆動モータ5及び射出駆動モータ6が接続されている。計量駆動モータ5は、計量の際、加熱バレル1内でスクリュ2を回転させる。これにより、樹脂9がホッパ3から加熱バレル1内に導入される。導入された樹脂9は、加熱、溶融、混練されてスクリュ2の前端側へ送られ、加熱バレル1の先端側に蓄えられる。これに伴い、加熱バレル1先端内の樹脂の圧力によってスクリュ2が後退し、おおむね後退量に応じた量の溶融樹脂が加熱バレル1の先端側に蓄えられる。射出駆動モータ6は、射出の際、スクリュ2を加熱バレル1内で前進させて溶融樹脂を金型内に充填する。
【0018】
計量駆動モータ5のシャフトには、スクリュ2の回転数を検出するスクリュ回転数検出器11が取り付けられている。射出駆動モータ6のシャフトには、スクリュ2の軸方向位置を検出するスクリュ位置検出器12が取り付けられている。スクリュ2の後端部には、射出圧力検出器13が取り付けられている。射出圧力検出器13は、スクリュ2によって加熱バレル1の先端側に蓄えられた樹脂9(溶融樹脂)に与えられる射出圧力を、スクリュ2の後端部に作用する反力から検出する。
【0019】
図1に示されているように、この電動式射出成形機の制御システム20は、計量駆動用アンプ21、射出駆動用アンプ22、センサ入力部23、演算部24、及びMMI/F(マンマシン・インタフェース)25、及び制御出力部26から構成されている。
【0020】
計量駆動用アンプ21は、スクリュ回転数検出器11によって検出されたスクリュ2の回転数のデータを取り込み、計量駆動モータ5の動きを制御するとともに、計量駆動モータ5への供給電流をセンサ入力部23へ送る。射出駆動用アンプ22は、射出駆動モータ6の動きを制御するとともに、スクリュ位置検出器12によって検出されたスクリュ2の軸方向位置のデータをセンサ入力部23へ送る。センサ入力部23は、射出圧力検出器13によって検出されたスクリュ2の射出圧力、計量駆動用アンプ21から送られた計量駆動モータ5への供給電流、及び射出駆動用アンプ22から送られたスクリュ2の軸方向位置の各データを、演算部24に送る。
【0021】
演算部24は、マンマシン・インタフェース25を介してオペレータから入力された指示に基づいて、スクリュ2の駆動条件を決定し、制御出力部26に指令を送る。制御出力部26は、計量駆動用アンプ21及び射出駆動用アンプ22に、それぞれ制御信号を送り、計量駆動モータ5及び射出駆動モータ6の動きを制御する。
【0022】
次に、図2に示すフローチャートを用いて、射出工程におけるスクリュ2の制御方法について説明する。
【0023】
フローチャート中で、「位置」とは、加熱バレル(1:図1)内におけるスクリュ(2:図1)の位置を意味し、スクリュの前進限(計量開始位置)を0mmとし、後退方向を正(+)としている。スクリュが前回の射出完了位置(前進限)にあるところから樹脂(9:図1)の計量が開始され、先に説明したように、スクリュはその前方に樹脂を送り込みながら次第に後退する。所定量の樹脂(溶融樹脂となっている)が加熱バレル内に貯えられたとき、スクリュの後退を停止させる。この停止位置を「計量完了位置」と呼ぶ。次いで、射出工程に移行し、スクリュを前進させて金型の中に溶融樹脂を充填する。なお、この例では、計量完了位置は100mmとする。
【0024】
「位置指令」とは、充填工程及び保圧工程におけるスクリュの位置についてのフィードバックループ上での基準入力信号を意味している。
【0025】
「分配位置」(ΔP)とは、充填工程及び保圧工程におけるスクリュの設定速度と圧力(例えば射出圧力検出器13で検出される射出圧力)との関係から求めたスクリュの移動指令速度(V)と、フィードバックループ上でスクリュの位置指令を更新する時間間隔(Δt)の積を意味している。
【0026】
なお、この例では、
V =10[mm/sec]
Δt= 1[msec]
ΔP=V・Δt=0.01[mm]
である。
【0027】
なお、フローチャート中の“=”記号は、上記の時間間隔(Δt)毎に位置指令が更新されることを意味し、具体的には、“=”の左側の値が右側の値で順次、置き換えられることを意味している。
【0028】
フローチャートに示すように、充填工程の開始時点において、位置指令には現在位置(具体的には、計量完了位置)が設定されている。充填工程の開始後、上記の時間間隔(Δt)毎に位置指令を更新しながら、充填工程に対応する所定の設定速度でスクリュを前進させる。このとき、実際のスクリュ位置をモニターして、スクリュを駆動する射出駆動モータ(6:図1)のフィードバックコントロールを行う。これと同時に、上記の位置指令が保圧開始位置(充填工程から保圧工程への切換がなされる位置)に到達したか否かについてもモニターする。なお、この例では、保圧開始位置は4mmである。
【0029】
位置指令が保圧開始位置に到達したときには、次回の位置指令を、その時の位置指令から予め設定されている補正量(図中「保圧開始時補正量」、この例では1mm)を加えた値に切り換える。即ち、その時の位置指令から上記の補正量だけ後退した位置に位置指令を設定する。これによって、スクリュが速やかに減速される。次いで、直ちに充填工程から保圧工程に移行する。
【0030】
保圧工程に移行した後は、再度、上記の時間間隔(Δt)毎に位置指令を更新しながら、保圧工程に対応する所定の設定速度でスクリュを前進させる。このときも、実際のスクリュ位置をモニターして、射出駆動モータのフィードバックコントロールを行う。これと同時に、予め設定されている射出工程の開始から測定して所定の経過時間(射出時間、例えば60秒)または保圧工程の開始から測定して所定の経過時間(保圧時間、例えば20秒)に到達したか否か(タイマがタイムアップしたか否か)、及びスクリュが前進限に到達したか否かについてもモニターする。
【0031】
上記の射出時間または保圧時間に到達したとき、またはスクリュが前進限に到達したときには、スクリュを停止して、射出工程を終了させる。
【0032】
図3に、本発明の制御方法を採用した場合の、スクリュの位置と速度及び射出圧力との関係の一例を示す。本発明の制御方法によれば、スクリュが保圧開始位置に到達する直前に、その速度が速やかに減速されるので、サージ圧がほとんど発生しない。
【0033】
図4に、従来の制御方法を採用した場合の、スクリュの位置と速度及び射出圧力との関係の一例を示す。従来の制御方法によれば、スクリュの減速が遅れる結果、大きなサージ圧が発生する。
【0034】
【発明の効果】
本発明の射出成形機のスクリュ制御方法によれば、充填工程から保圧工程に移行する際にスクリュを速やかに減速させることができる。これによって、サージ圧の発生が抑えられる。その結果、保圧工程に移行した後に金型内の樹脂の圧力が不安定になる現象が防止されるので、射出成形製品の品質を安定させ、歩留まりの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に基づくスクリュ制御方法が適用される電動式射出成形機の概略構成を示す図。
【図2】 本発明に基づくスクリュ制御方法を示すフローチャート。
【図3】 本発明に基づく制御方法を採用した場合の、スクリュの位置と速度及び射出圧力との関係について説明する図。
【図4】 従来の制御方法を採用した場合の、スクリュの位置と速度及び射出圧力の関係について説明する図。
【符号の説明】
1…加熱バレル、
2…スクリュ、
3…ホッパ、
5…計量駆動モータ、
6…射出駆動モータ、
9…樹脂、
11…スクリュ回転数検出器、
12…スクリュ位置検出器、
13…射出圧力検出器、
20…制御システム、
21…計量駆動用アンプ、
22…射出駆動用アンプ、
23…センサ入力部、
24…演算部、
25…マンマシン・インタフェース、
26…制御出力部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a screw control method for an injection molding machine, and in particular, in the process of advancing a screw in a heating barrel and filling molten resin into a mold, when shifting from a filling process to a pressure holding process, The present invention relates to a screw control method for suppressing the generation of surge pressure.
[0002]
[Prior art]
The injection molding machine uses a heated barrel with a screw inside, rotates the screw to introduce resin into the heated barrel and simultaneously melts the resin (referred to as the “metering process”), and then melts the resin into the heated barrel. Is stored, the screw is advanced at a predetermined speed to fill the mold with molten resin (referred to as “filling step”), and the screw is set in a preset position (referred to as “pressure holding start position”). Then, the screw is decelerated, and then the position of the screw is controlled so that the pressure of the resin in the mold is maintained at a predetermined value (referred to as “pressure-holding step”).
[0003]
Such conventional screw control methods have the following problems. That is, when it is necessary to fill the resin at a high speed, the conventional control method cannot sufficiently suppress the inertia force in the forward direction of the screw, so that a large surge pressure is generated when the pressure holding process is switched. When surge pressure is generated, the pressure of the resin in the mold after switching to the pressure holding process becomes unstable. As a result, the quality of the injection-molded product is not stable, and the yield is adversely affected. In addition, the mold may be damaged.
[0004]
In addition, in JP 2000-167892 A (Patent Document 1), in the case of manufacturing a thin molded product, a screw is inserted immediately before the transition from the filling process to the pressure holding process for the purpose of preventing the occurrence of burrs and the like. It is described to retract to a predetermined position, thereby reducing the pressure on the molded product (claim 1, paragraph [0006], FIGS. 1 to 3).
[0005]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-277322 (Patent Document 2) discloses that the screw is retracted to a predetermined position when shifting from the filling process to the pressure holding process, thereby performing pressure relief to create a necessary pressure waveform. (Claim 1, FIGS. 2 to 4).
[0006]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-028960 (Patent Document 3) provides a position commanded by a position retracted by a predetermined correction amount when the screw reaches the holding pressure start position in the filling process, thereby decelerating the screw. Then, it is described that the process proceeds to the pressure holding step (Claim 1, FIG. 2).
[0007]
In the methods described in Patent Documents 1 and 2, there is a problem that the resin does not catch up with the speed at which the screw actually moves back, and air is entrained. Further, the methods described in Patent Documents 2 and 3 have a problem in that the effect of surge pressure relief is not good because the screw is retracted or decelerated when the screw actually reaches the pressure holding start position.
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-167892
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-277322
[Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-028960 (FIG. 2)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the problems of the conventional screw control method in the injection molding machine as described above, and the object of the present invention is to change from a filling process to a pressure holding process during injection. An object of the present invention is to provide a screw control method capable of suppressing the generation of surge pressure and thereby stabilizing the quality of an injection molded product even when resin is filled at high speed.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The screw control method of the injection molding machine of the present invention,
A weighing process in which resin is introduced into a heated barrel equipped with a screw, melted and stored;
By controlling the position of the screw in accordance with the position command, the filling step of advancing the screw in the heating barrel and filling the resin into the mold,
A pressure holding step for maintaining the pressure of the resin in the mold at a predetermined value by controlling the position of the screw according to the position command;
In a screw control method of an injection molding machine equipped with
The value of the position command is monitored, and when the value reaches the preset pressure holding start position, the filling process is shifted to the pressure holding process. At this time, the position command is set in advance from the position command immediately before that. The forward speed of the screw is decelerated by giving the position retracted by the correction amount as a position command only once.
[0013]
According to the screw control method for an injection molding machine of the present invention, in the filling process, when the position command value reaches the pressure holding start position, the position commanded by the correction amount is indicated as the screw position command. Thus, the screw can be quickly decelerated. As a result, the generation of surge pressure can be suppressed.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The screw control method based on this invention is demonstrated using drawing.
[0015]
FIG. 1 shows an example of the configuration of an apparatus and a control system when the control method of the present invention is applied to an electric injection molding machine. In the figure, 1 is a heating barrel, 2 is a screw, 3 is a hopper, 5 is a metering drive motor, 6 is an injection drive motor, and 20 is a control system.
[0016]
A screw 2 is incorporated in the heating barrel 1. A hopper 3 is connected to a side surface in the vicinity of the rear end portion (right side in the drawing) of the heating barrel 1. The front end portion (left side in the figure) of the heating barrel 1 is connected to the back surface of a mold (not shown). The
[0017]
A
[0018]
A screw rotation speed detector 11 that detects the rotation speed of the screw 2 is attached to the shaft of the
[0019]
As shown in FIG. 1, a
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
Next, the control method of the screw 2 in an injection process is demonstrated using the flowchart shown in FIG.
[0023]
In the flowchart, “position” means the position of the screw (2: FIG. 1) in the heating barrel (1: FIG. 1), the forward limit (measurement start position) of the screw is 0 mm, and the backward direction is the normal. (+). The measurement of the resin (9: FIG. 1) is started from the position where the screw is at the previous injection completion position (advance limit), and as described above, the screw gradually moves backward while feeding the resin forward. When a predetermined amount of resin (melted resin) is stored in the heating barrel, the screw retreat is stopped. This stop position is referred to as a “measurement completion position”. Next, the process proceeds to the injection process, and the screw is advanced to fill the mold with the molten resin. In this example, the measurement completion position is 100 mm.
[0024]
“Position command” means a reference input signal on the feedback loop regarding the position of the screw in the filling process and the pressure holding process.
[0025]
The “distribution position” (ΔP) is a screw movement command speed (V) determined from the relationship between the set speed of the screw and the pressure (for example, the injection pressure detected by the injection pressure detector 13) in the filling process and the pressure holding process. ) And the time interval (Δt) for updating the screw position command on the feedback loop.
[0026]
In this example,
V = 10 [mm / sec]
Δt = 1 [msec]
ΔP = V · Δt = 0.01 [mm]
It is.
[0027]
Note that the symbol “=” in the flowchart means that the position command is updated every time interval (Δt). Specifically, the value on the left side of “=” is sequentially changed to the value on the right side. It is meant to be replaced.
[0028]
As shown in the flowchart, the current position (specifically, the measurement completion position) is set in the position command at the start of the filling process. After starting the filling step, the screw is advanced at a predetermined set speed corresponding to the filling step while updating the position command at each time interval (Δt). At this time, the actual screw position is monitored, and feedback control of the injection drive motor (6: FIG. 1) for driving the screw is performed. At the same time, it is also monitored whether or not the position command has reached the pressure holding start position (position where switching from the filling process to the pressure holding process is performed). In this example, the pressure holding start position is 4 mm.
[0029]
When the position command reaches the pressure holding start position, the next position command is added with a correction amount ("pressure holding start correction amount" in the figure, 1 mm in this example) set in advance from the position command at that time. Switch to value. That is, the position command is set at a position that is retracted by the correction amount from the position command at that time. As a result, the screw is quickly decelerated. Next, the process immediately shifts from the filling process to the pressure holding process.
[0030]
After shifting to the pressure-holding step, the screw is advanced again at a predetermined set speed corresponding to the pressure-holding step while updating the position command every time interval (Δt). Also at this time, the actual screw position is monitored and feedback control of the injection drive motor is performed. At the same time, a predetermined elapsed time (injection time, for example, 60 seconds) measured from the start of the preset injection process or a predetermined elapsed time (pressure holding time, for example, 20) measured from the start of the pressure holding process. (Seconds) has been reached (whether the timer has timed out) and whether the screw has reached the forward limit.
[0031]
When the injection time or pressure holding time is reached, or when the screw reaches the forward limit, the screw is stopped and the injection process is terminated.
[0032]
FIG. 3 shows an example of the relationship between the screw position, speed, and injection pressure when the control method of the present invention is employed. According to the control method of the present invention, the speed is quickly reduced immediately before the screw reaches the holding pressure start position, so that almost no surge pressure is generated.
[0033]
FIG. 4 shows an example of the relationship between the screw position, speed, and injection pressure when a conventional control method is employed. According to the conventional control method, a large surge pressure is generated as a result of delaying the screw deceleration.
[0034]
【The invention's effect】
According to the screw control method of the injection molding machine of the present invention, the screw can be quickly decelerated when shifting from the filling process to the pressure holding process. This suppresses generation of surge pressure. As a result, the phenomenon that the pressure of the resin in the mold becomes unstable after shifting to the pressure holding process is prevented, so that the quality of the injection molded product can be stabilized and the yield can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an electric injection molding machine to which a screw control method according to the present invention is applied.
FIG. 2 is a flowchart showing a screw control method according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining a relationship between a screw position, a speed, and an injection pressure when a control method according to the present invention is employed.
FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between screw position, speed, and injection pressure when a conventional control method is employed.
[Explanation of symbols]
1 ... heated barrel,
2 ... screw,
3 ... Hopper,
5 ... Metering drive motor,
6 ... Injection drive motor,
9 ... resin,
11 ... Screw rotation number detector,
12 ... Screw position detector,
13 ... Injection pressure detector,
20 ... control system,
21 ... Metering drive amplifier,
22 ... Injection drive amplifier,
23 ... Sensor input section,
24 ... arithmetic unit,
25 ... Man-machine interface,
26: Control output unit.
Claims (1)
位置指令に従ってスクリュの位置を制御することにより、加熱バレル内でスクリュを前進させて樹脂を金型内に充填する充填工程と、
位置指令に従ってスクリュの位置を制御することにより、金型内の樹脂の圧力を所定の値に維持する保圧工程と、
を備えた射出成形機のスクリュ制御方法において、
位置指令の値を監視し、その値が予め設定された保圧開始位置に到達したとき、充填工程から保圧工程に移行し、この移行の際に、その直前の位置指令よりも予め設定された補正量だけ後退させた位置を1回のみの位置指令として与えることによりスクリュを減速させることを特徴とする射出成形機のスクリュ制御方法。A weighing process in which resin is introduced into a heated barrel equipped with a screw, melted and stored;
By controlling the position of the screw in accordance with the position command, the filling step of advancing the screw in the heating barrel and filling the resin into the mold,
A pressure holding step for maintaining the pressure of the resin in the mold at a predetermined value by controlling the position of the screw according to the position command;
In a screw control method of an injection molding machine equipped with
The value of the position command is monitored, and when the value reaches the preset pressure holding start position, the filling process is shifted to the pressure holding process. At this time, the position command is set in advance from the position command immediately before that. A screw control method for an injection molding machine, wherein the screw is decelerated by giving a position retracted by a correction amount as a position command only once.
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