JP4171515B2

JP4171515B2 - 射出成形機

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Publication number: JP4171515B2
Application number: JP2007035172A
Authority: JP
Inventors: 淳平丸山; 辰宏内山; 聡高次
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2027-02-15
Also published as: CN101244625B; EP1958753A1; EP1958753B1; CN101244625A; US7871257B2; US20080199551A1; JP2008195025A

Description

本発明は、スクリュー先端に逆流防止弁を有する射出成形機において、スクリューを前進させたときの樹脂の逆流及び逆流防止弁の閉鎖状態を精度良く検出する射出成形機に関する。

スクリュー先端に逆流防止弁を備えた射出成形機では、計量が完了した時点では逆流防止弁は開いており、この状態で射出を行なった場合、樹脂の逆流が生じる。そのため、逆流防止弁の閉鎖タイミングの変動によって、成形サイクル毎の射出体積に変動を生じ成形品の品質に影響を与える。
図１は、この逆流防止弁の一例である。スクリュー１の先端に設けられたスクリューヘッド２とスクリュー１の本体部分間に設けられた縮径された部分に、スクリュー軸方向に移動可能にチェックリング３が配置され、この縮径された部分のスクリュー１の本体側には、このチェックリング３と当接密着し、樹脂通路を閉鎖するチェックシート４を備える。スクリュー１の後方からシリンダ７内に供給される樹脂ペレットは、計量時のスクリュー１の回転により発生するせん断熱と、スクリュー１が挿入されているシリンダ７の外側に設けられたヒータからの熱により溶融される。溶融された樹脂はチェックリング３の後方の樹脂圧力を上昇させ、チェックリング３を前方に押す力を発生させる。チェックリング３が前方に押されると、後方の樹脂がチェックリング３と縮径された部分の間隙を通りチェックリング３の前方に流れ込みスクリューヘッド２前方のシリンダ内の圧力を上昇させる。

チェックリング３の前方の圧力が所定の圧力（背圧）を超えるとスクリュー１が後方に押されて、チェックリング３の前方の圧力が減圧される。更にスクリュー１が回転することでチェックリング３の後方の圧力がチェックリング３の前方の圧力よりも高くなるので、継続して溶融された樹脂がチェックリング３の前方に送り込まれ、所定の量までスクリュー１が後退するとスクリュー回転を停止させ、計量が終了する。

次に射出工程に入るが、樹脂を充填するためにスクリュー１が前進すると、スクリューヘッド２の前方にたまった樹脂圧力が上昇するので、チェックリング３が後退しチェックシート４と密着して樹脂通路を閉鎖し、充填圧により溶融樹脂がスクリュー後退方向に逆流することを防止する。この逆流防止弁が閉鎖するタイミングは、射出開始時点における逆流防止弁前方の樹脂圧力の大小や逆流防止弁後方の樹脂圧力の大小などによって変動する。射出開始から逆流防止弁閉鎖までの間には逆流防止弁前方から後方に向かって樹脂の逆流が生じるため、逆流防止弁の閉鎖タイミングの変動によって、成形サイクル毎の射出体積に変動を生じ成形品の品質に影響を与える。
そこで、この逆流防止弁の閉鎖タイミングを検出して、成形品の良否判別、成形条件の調整を行う方法が種々提案されている。

例えば、逆流防止弁よりも後方の位置にシリンダ内の樹脂圧力を検出する圧力センサを設け、スクリュー前進中、該圧力センサで検出される圧力変化を元に逆流防止弁の閉鎖を検出する方法が知られている（特許文献１、２参照）。又、射出開始時、スクリューを回転自在としてスクリューを前進させ、樹脂の逆流によりスクリューが逆回転し、この逆回転が停止した位置を逆流防止弁の閉鎖位置として検出する方法（特許文献３参照）などが知られている。

さらに、成形動作に係わる物理量の変化波形を表示して、射出成形動作をモニタすることによって、成形異常を検出する方法も公知である。例えば、射出工程における射出圧力波形を検出し、この圧力波形を重ねて描いて表示することによって、異常の検出を容易にする方法も知られている。この重ねて描き表示する場合、基準点を設定しておき、各検出圧力波形がこの基準点を通過する点を一致させて各波形を描画させることにより、各波形の比較を容易にしている（特許文献４参照）。

特開平４−５３７２０号公報特開平４−２０１２２５号公報特開２００４−２１６８０８号公報特開２００６−２４７８７４号公報

射出時の樹脂の逆流量は、金型内に充填する樹脂の体積（重量）に影響を与えるので、各成形サイクル毎に逆流量は均一であることが望ましい。そのため、上述した従来技術では、樹脂の逆流量の目安として逆流防止弁の閉鎖タイミング等を検出することによって、逆流量を判断し、成形品の良否判別、成形条件の調整を行うものである。
又、特許文献４に記載されているように、射出工程の射出圧力等の成形動作に係わる物理量を検出しその物理量の変化波形を重ね描き表示することで、各成形サイクルの成形状態を検出し、成形状態の良否を判別することができる。しかし、樹脂の逆流量、逆流防止弁の閉鎖タイミングが安定し均一であるかを判断するために、各成形サイクル毎に射出圧力を検出し、該検出射出圧力の波形を重ね描画して表示し、異常を発見できるようにすることは、難しい。

それは、通常の射出成形機では射出圧力を検出するためのセンサがスクリュー後方（図１においてスクリューの右方向）に配置されているが、このセンサで検出するのは、スクリューに対してスクリューの軸方向にかかる圧力を検出するものであることから、スクリューヘッドの前方の樹脂圧が加わり、逆流した樹脂がフライトに作用する力の軸方向の力を検出することは難しいからである。このように、検出射出圧力から樹脂の逆流状態を正確に検出することは難しいという問題がある。

そこで、本発明の目的は、スクリュー前進時の樹脂の逆流状態をより正確に検出できる射出成形機を提供することにある。さらには、この樹脂の逆流状態より逆流防止弁の閉鎖の安定性、成形状態を評価可能とした射出成形機を得ることにある。

先端に逆流防止弁を備えたスクリューと、該スクリューを回転駆動する回転駆動手段と、前記スクリューをスクリュー軸方向に駆動する軸方向駆動手段と、前記スクリューに作用する回転力を検出する回転力検出手段とを備えた射出成形機において、請求項１に係る発明は、計量完了後、スクリューがスクリュー軸方向にも回転方向にも停止している状態で前記回転力検出手段でスクリューに作用する回転力を検出し記憶手段に記憶する手段と、
前記軸方向駆動手段によりスクリューを射出方向に駆動中、前記回転力検出手段で検出される回転力と前記記憶手段に記憶する回転力より、樹脂の逆流によるスクリューにかかる回転力を求める手段とを備え、樹脂の逆流状態を容易に把握できるようにした。

又、請求項２に係る発明は、計量完了後スクリューを軸方向に移動させる前に、前記回転駆動手段によるスクリュー駆動力をゼロにしてスクリューを所定時間、回転自由にする手段と、前記軸方向駆動手段によりスクリューを射出方向に駆動中、前記回転力検出手段で検出される回転力を樹脂の逆流によるスクリューにかかる回転力として求める手段とを備え、樹脂の逆流状態を容易に把握できるようにした。さらに、請求項３に係る発明は、成形サイクル毎に求めた前記樹脂の逆流によってスクリューが受ける回転力の波形を重ね描き表示する手段を設けて、各成形サイクルにおける樹脂の逆流状態、逆流防止弁の閉鎖状態を容易に比較できるようにした。

射出時等のスクリュー移動時に検出したスクリュー回転力から、スクリューのフライト間の溝にある樹脂から受ける回転力の影響を排除し、樹脂の逆流によって生じる回転力のみを精度良く検出することができる。又、成形サイクル毎に検出した樹脂の逆流によって生じる回転力を重ね描き表示したときに、スクリューのフライト間の溝にある樹脂から受ける回転力の変動を排除していることから、波形の比較が容易となり、波形の重なり具合から逆流防止弁閉鎖の安定性を評価することができる。

まず、本発明の原理について説明する。
図２は、計量完了後の射出開始直前の状態から、射出開始後の一定時間内でのスクリューにかかるスクリュー回転方向の負荷（回転力）の説明図である。射出成形機の各成形サイクルにおいて、計量完了後、射出開始前では、スクリューの軸方向の移動及びスクリュー回転は停止状態にあり、スクリューの回転角度は保持されている。このとき、スクリューの可塑化部分のフライト５は、未溶融／半溶融の樹脂に圧縮を加えた状態となっている。よってスクリュー１は、フライト５間の溝部６の圧縮状態にある樹脂からスクリュー回転方向（正又は逆）の回転力を受けている。以下、この回転力を抵抗トルク成分という。そして、この状態でスクリュー１を前進させて射出を行うと、スクリュー１には樹脂の逆流により発生する回転力成分（以下、逆流トルク成分という）が働く。逆流防止弁が閉鎖し、樹脂の逆流が停止すると、この逆流トルク成分は低下しゼロとなり、スクリュー１にかかる回転方向の力は、ほぼこの抵抗トルク成分のみとなる。抵抗トルク成分は、逆流防止弁の閉鎖状態によらず一定の値をとるため、検出した射出時のスクリュー負荷波形には、樹脂の逆流による逆流トルク成分に対して、抵抗トルク成分によるオフセットが加算された状態となる。

樹脂からスクリューに加わる回転方向の負荷（回転力）を、スクリュー負荷と略称すると、このスクリュー負荷と、逆流トルク成分、抵抗トルク成分は、次の関係にある。
スクリュー負荷＝逆流トルク成分＋抵抗トルク成分
ここで、抵抗トルク成分は、スクリュー負荷から逆流トルク成分を求めるにあたって誤差となる。一般的に逆流トルク成分の大きさは小さいため、検出したスクリュー負荷から逆流トルク成分を求めるにあたって、抵抗トルク成分の影響が無視できない。

また、計量完了後の溝部６における樹脂の圧縮状態は成形サイクルごとに変動するため、抵抗トルク成分の大きさも成形サイクルごとに変動する。そのため、検出したスクリュー負荷を、そのまま波形として重ね描き表示すると、樹脂の逆流量や逆流防止弁の閉鎖タイミングは安定していても、抵抗トルク成分の変動が原因で波形がうまく重ならない。図３は、スクリュー負荷を検出し、そのまま波形として重ね描き表示したときの例を示す説明図である。この図３に示すように、樹脂の逆流量や逆流防止弁の閉鎖タイミングが安定し、ほぼ同一時刻（同一射出スクリュー位置）で逆流防止弁の閉鎖（負荷のピーク）していても、抵抗トルク成分が変動していることから、この抵抗トルク成分だけ上下方向（負荷の大きさの方向）にシフトし、波形がうまく重ならないという問題がある。この場合、波形の重なり具合から逆流防止弁閉鎖の安定性を評価することが困難となる。

以上の理由から、スクリュー負荷の重ね描き波形から逆流防止弁閉鎖の安定性を評価するために、本発明は、スクリュー負荷に含まれる抵抗トルク成分を同定し、スクリュー負荷から抵抗トルク成分を除去することにより、樹脂の逆流によるトルク成分を精度良く検出することができるようにする。

図４は、本発明の一実施形態の要部ブロック図である。
スクリュー１が挿入されたシリンダ７の先端には、ノズル９が装着され、シリンダ７の後端部には樹脂ペレットをシリンダ７内に供給するホッパ１５が取り付けられている。スクリュー１の先端には、チェックリング３，チェックシート４からなる逆流防止弁を備える。スクリュー１を回転駆動する回転駆動手段としてのスクリュー回転用サーボモータ１０により、スクリュー１は伝動機構１２を介して回転駆動されるようになっている。さらに、スクリュー１を軸方向に駆動する軸方向駆動手段としての射出用サーボモータ１１が伝動機構１３及びボールネジ／ナット等の回転運動を直線運動に変換する変換機構１４によって、スクリュー１を軸方向に駆動し、射出及び背圧制御をするように構成されている。スクリュー回転用サーボモータ１０、射出用サーボモータ１１にはその回転位置速度を検出する位置・速度検出器１６，１７が取り付けられており、この位置・速度検出器によって、スクリュー１の回転速度、スクリュー１の位置（スクリュー軸方向の位置）、移動速度（射出速度）を検出できるようにしている。又、スクリュー１に加わる溶融樹脂からの圧力を検出するロードセル等の圧力センサ１８が設けられている。

この射出成形機を制御する制御装置２０は、数値制御用のマイクロプロセッサであるＣＮＣＣＰＵ２２、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ＰＭＣＣＰＵ２１、サーボ制御用のマイクロプロセッサであるサーボＣＰＵ２５とがバス３６で接続されている。

ＰＭＣＣＰＵ２１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ＲＯＭ２６および演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ２７が接続され、ＣＮＣＣＰＵ２２には、射出成形機を全体的に制御するプログラム等を記憶したＲＯＭ２８および演算データの一時記憶等に用いられるＲＡＭ２９が接続されている。

また、サーボＣＰＵ２５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ＲＯＭ３１やデータの一時記憶に用いられるＲＡＭ３２が接続されている。更に、サーボＣＰＵ２５には、スクリュー回転用のサーボモータ１０用のサーボアンプ３４や、射出用サーボモータ１１用のサーボアンプ３５が接続され、各サーボモータ１０、１１には位置・速度検出器１６、１７がそれぞれ取り付けられており、これらから位置・速度検出器１６、１７からの出力がサーボＣＰＵ２５に帰還されるようになっている。サーボＣＰＵ２５は、ＣＮＣＣＰＵ２２から指令される各軸（スクリュー回転用サーボモータ１０又は射出用サーボモータ１１）への移動指令と位置・速度検出器１６、１７からフィードバックされる検出位置、速度に基づいて位置、速度のフィードバック制御を行うと共に、電流のフィードバック制御をも実行して、各サーボアンプ３４，３５を介して、各サーボモータ１０、１１を駆動制御する。又、位置・速度検出器１６、１７からフィードバックされたスクリュー回転用のサーボモータ１０、射出用サーボモータ１１の回転位置を記憶する現在値レジスタが設けられ、該サーボモータ１０、１１の回転位置によって、スクリュー１の回転位置、軸方向の位置（射出位置）を検出できるようにされている。

又、サーボＣＰＵ２５には、圧力センサ１８での検出信号をＡ／Ｄ変換器３３でデジタル信号に変換した検出樹脂圧力（スクリュー１にかかる樹脂圧力）が入力されている。

なお、型締機構やエジェクタ機構を駆動するサーボモータやサーボアンプ等も設けられているものであるが、これらのものは本願発明と直接関係していないことから、図４では省略している。

液晶やＣＲＴで構成される表示装置付き入力装置３０は表示回路２４を介してバス３６に接続されている。さらに、不揮発性メモリで構成される成形データ保存用ＲＡＭ２３もバス３６に接続され、この成形データ保存用ＲＡＭ２３に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。

以上の構成により、ＰＭＣＣＰＵ２１が射出成形機全体のシーケンス動作を制御し、ＣＮＣＣＰＵ２２がＲＯＭ２８の運転プログラムや成形データ保存用ＲＡＭ２３に格納された成形条件等に基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ＣＰＵ２５は、各軸（スクリュー回転用サーボモータ１０や射出用サーボモータ１１等の各駆動軸のサーボモータ）に対して分配された移動指令と位置・速度検出器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、従来の制御装置と異なる点は、逆流トルク成分を求める機能が追加されている点である。本発明の第１の実施形態では、計量工程終了後、射出を開始する前に、抵抗トルク成分を測定し、射出開始後は、スクリュー負荷を検出し、この検出負荷より抵抗トルク成分を減じて逆流トルク成分を求めるようにしている。又、第２の実施形態では、射出を開始する前に、抵抗トルク成分を「０」にする処理を行い、その後射出を行い、検出するスクリュー負荷を逆流トルクとして検出するようにしている。

各実施形態では、スクリュー負荷、すなわちスクリュー１にかかる回転方向の負荷を検出する回転力検出手段として外乱推定オブザーバを設けている。サーボＣＰＵ２５によって実施されるサーボモータ１０の駆動制御処理に組み込まれた外乱推定オブザーバによってスクリュー回転方向の負荷（スクリュー負荷）を求めるようにしている。なお、このオブザーバに代えて、サーボモータ１０の回転が停止している場合は、該サーボモータ１０の駆動電流を検出し、該駆動電流によってスクリュー１にかかる回転力を求めるようにしてもよい。さらには、スクリュー１に歪センサを設けてスクリュー１に作用する回転力を検出するようにしてもよいものである。

図５は、本発明の第１の実施形態における制御装置が実施する逆流トルク成分検出処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。
この第１の実施形態は、スクリュー回転が停止しているときに、スクリュー１に働いている抵抗トルク成分を求め、該抵抗トルク成分を基準にして、射出時の逆流トルクを求めるものである。
計量終了後、射出開始までの間においては、スクリュー１には樹脂の逆流によるトルクなどの外力は働いていない。しかし、計量工程が完了した状態のスクリュー回転位置を保持するように、スクリュー回転用サーボモータ１０の位置制御が行われ、スクリュー１はその回転位置が保持されている。このとき、フライト５に作用する溝部６内の樹脂からの抵抗トルク成分がスクリューを回転させるように働く。スクリュー１（スクリュー回転用サーボモータ１０）は回転位置を保持するようにして制御されているから、スクリュー駆動トルクと抵抗トルク成分はつりあっているため、スクリュー駆動トルク（スクリュー負荷）に基づいて抵抗トルク成分を同定することができる。

そこで、この第１の実施形態では、計量完了後、型締処理がなされている間に、ＣＮＣＣＰＵ２２が図５に示す処理を開始する。まず、カウンタｎを「０」にセットし（ステップａ１）、かつ、該カウンタｎを１インクリメントして（ステップａ２）、スクリューの回転方向の負荷、すなわちスクリュー負荷Ｔｎを検出し、ＲＡＭ２９に記憶する（ステップａ３）。このスクリュー負荷は、前述したように外乱推定オブザーバによって求めても、又は、このときはスクリューが回転していないことから、該スクリューを回転させるスクリュー回転用サーボモータ１０の駆動電流、又は駆動トルク指令をスクリュー負荷として求めてもよい。
なお、ステップａ１からステップａ４までの処理は、計量完了から射出開始までの間に行えばよいものであり、この間の所定時間内だけ（カウンタｎが設定値になるまで）実行してもよいものである。

次に、射出開始か判断し（ステップａ４）、射出が開始されてないときは、ステップａ２に戻り、ステップａ２からステップａ４の処理を所定サンプリング周期毎実行する。

射出が開始されると、ステップａ３で記憶したｎ個のスクリュー負荷の平均を求めて、抵抗トルク成分として記憶する（ステップａ５）。前述したように、スクリュー１が回転しない状態では、スクリューにかかる回転トルク（スクリュー負荷）は抵抗トルク成分のみであることから、スクリューが回転しない状態で検出されたｎ個のスクリュー負荷の平均値は抵抗トルク成分を示すものとなる。
次に、外乱推定オブザーバによって求められるスクリュー負荷Ｔを求めて（ステップａ６）、該スクリュー負荷Ｔよりステップａ５で求めた抵抗トルク成分を減じて逆流トルク成分を求め（ステップａ７）、ＲＡＭ２９に記憶する（ステップａ８）。そして、射出保圧工程が終了したか判断し（ステップａ９）、終了していなければ、ステップａ６に戻り、前述したステップａ６からステップａ９の処理を所定サンプリング周期毎実行し、逆流トルク成分をサンプリング周期毎求め記憶することになる。射出保圧工程が終了すると、この逆流トルク成分を求める処理も終了する。

なお、この逆流トルク成分の記憶は、複数サイクル分循環して記憶するように構成し、この逆流トルク成分の表示指令が入力されると、記憶した複数サイクル分の逆流トルク成分の波形を表示装置／入力装置３０の表示画面に重ねて描画し表示する。又、最新の逆流トルク成分が得られる毎に、その波形が表示画面に重ねて描画される。この表示処理は、従来の描画処理と同じであるので、詳細は省略する。
又、逆流トルク成分及び逆流トルク成分の波形は、樹脂の逆流状態、逆流量、逆流防止弁の閉鎖タイミング等を表すものであるから、この逆流トルク成分の波形を表示画面に表示することによって、樹脂の逆流状態、逆流量、逆流防止弁の閉鎖タイミング等を判別することができる。

抵抗トルク成分に変動があっても、この抵抗トルク成分を含まない逆流トルク成分のみの波形が表示されるから、図３に示すように、表示波形が抵抗トルク成分の差異だけシフトするようなことはなく、逆流防止弁の閉鎖が安定している場合には、この表示波形は、ほぼ重なり合った波形が表示されることになる。シリンダ７の温度が変化すること等により、樹脂の粘度が変化したり、逆流防止弁の閉鎖タイミングが変化し、ずれるような場合、逆流トルク成分の波形は、重なり合わず、ずれることになるから、この表示された逆流トルク成分の波形によって、成形状態、逆流防止弁の閉鎖タイミング状態を容易に把握することができ、波形の重なり具合から逆流防止弁閉鎖の安定性を評価することが可能になる。

なお、この第１の実施形態において、ステップａ７、ａ８で逆流トルク成分を求めて記憶するようにしたが、ステップａ７、ａ８の代わりに、単にステップａ６でサンプリング周期毎求めたスクリュー負荷Ｔを記憶し、このデータと共にステップａ５で求めた抵抗トルク成分を記憶しておき、逆流トルク成分を表示するときは、記憶する各スクリュー負荷Ｔから、この記憶した抵抗トルク成分を差し引いて逆流トルク成分を求めて描画するようにしてもよいものである。

図６は、本発明の第２の実施形態における制御装置が実施する逆流トルク成分の検出処理のアルゴリズムのフローチャートである。
この第２の実施形態は、射出開始前にスクリュー回転用サーボモータ１０がスクリュー１に加える回転トルクを「０」にし、スクリュー１を自由に回転できるようにすることによって、抵抗トルク成分をほぼ「０」とした状態とし、この状態で射出を開始し、該射出保圧工程中に検出したスクリュー負荷を逆流トルク成分のみとして検出するようにしたものである。

計量が終了すると、まず、スクリュー回転用サーボモータ１０の出力トルクを所定時間だけ「０」として、スクリューを自由に回転できるようにする（ステップｂ１）。
このスクリュー１に加える回転トルクを「０」にする方法として、この第２の実施形態では、スクリュー回転用サーボモータ１０へのトルク指令を制限値に制限するトルク制限手段（トルクリミット手段）の制限値を所定時間「０」にすることによって達成している。計量完了時には、スクリュー回転用サーボモータ１０に対しては位置のフィードバック制御がなされ、スクリュー回転用サーボモータ１０は所定回転位置を保持している。スクリュー回転用サーボモータ１０は、抵抗トルク成分によってスクリューを回転させようとするトルクを打ち消すようにトルクを出力し、バランスが取られ、スクリュー１を所定の回転位置に保持している。そこで、トルク制限手段の制限値を所定時間だけ「０」にされることによって、スクリュー回転用サーボモータ１０からの出力トルクが「０」となることにより、スクリュー１は抵抗トルク成分によって回転させられ、抵抗トルク成分が「０」となった時点で、スクリュー１の回転は停止する。そして、トルク制限手段の制限値をもとの値（出力トルクを制限しない最大値）に戻せば、位置のフィードバック制御がなされることになるので、スクリュー１そのときの回転位置が保持される。
なお、トルク制限手段の制限値を所定時間「０」にする代わりに、スクリュー回転用サーボモータ１０を駆動する電源を所定時間オフとすることによって、スクリュー１を所定時間自由に回転させるようにしてもよい。

スクリュー１の駆動トルクを所定時間「０」とし、スクリュー１を自由に回転させて抵抗トルク成分を「０」にした後、再びスクリューの位置制御を開始する。この場合、スクリュー回転用サーボモータ１０を制御する制御系の位置制御における位置偏差を「０」として位置制御を開始すれば、スクリュー回転用サーボモータ１０は回転せず、スクリュー１も回転せず、かつ、抵抗トルク成分が「０」の状態で保持される。

射出が開始されると（ステップｂ２）、外乱推定オブザーバで検出されるスクリュー回転用サーボモータ１０にかかる負荷、すなわちスクリュー負荷Ｔを検出し（ステップｂ３）、該スクリュー負荷Ｔを逆流トルク成分としてＲＡＭ２９に記憶する（ステップｂ４）。そして、射出保圧工程が終了したか判断し（ステップｂ５）、終了していなければ、ステップｂ３に戻り、前述したステップｂ３からステップｂ５の処理を所定サンプリング周期毎実行し、逆流トルク成分をサンプリング周期毎求めて記憶することになる。射出保圧工程が終了すると、この逆流トルク成分を求める処理も終了する。

なお、この第２の実施形態においても、逆流トルク成分の記憶は、複数サイクル分循環して記憶するように構成し、この逆流トルク成分の表示指令が入力されると、記憶した複数サイクル分の逆流トルク成分の波形が表示装置／入力装置３０の表示画面に重ねて描画されて表示するようにしている。この場合は求めたスクリュー負荷をそのまま重ね描き表示することで、波形の重なり具合から逆流防止弁閉鎖の安定性を評価することができる。

なお、上述した第２の実施形態では、スクリュー回転用サーボモータ１０のトルク制限手段の制限値を「０」にするようにしたが、制限値は抵抗トルク成分よりも十分小さな値であれば必ずしも「０」でなくともよい。

なお、上述した各実施形態では、サンプリング周期毎に逆流トルク成分を求め記憶するようにしたが、このサンプリング周期毎に逆流トルク成分と共にスクリュー位置（位置・速度検出器１７からのフィードバックによって求められる位置を記憶する現在値レジスタの値により求められるスクリュー１の軸方向位置）を求め記憶し、逆流トルク成分を表示する場合は、記憶したスクリュー位置と逆流トルク成分に基づいて、スクリュー位置に対する逆流トルク成分を表示するようにしてもよい。この場合、逆流トルク成分がピークとなるスクリュー位置が、逆流防止弁が閉鎖し、樹脂の逆流が停止した位置と判別することができる。

又、前述した各実施形態は、射出時の逆流トルク成分を検出する例を説明したが、射出開始前にスクリュー１を前進させる制御を行い、逆流防止弁を閉鎖するようにした制御を行う場合にも、この射出前のスクリュー前進工程時に逆流トルク成分を検出し、逆流防止弁の閉鎖状態をモニタする場合等にも適用できるものである。
さらに、上述した各実施形態は、電動モータによりスクリューを回転させる射出成形機の例で説明したが、油圧モータによってスクリューを回転させる場合にも本発明は適用できるものである。

スクリュー先端に設けられた逆流防止弁と射出中に発生する樹脂の逆流を説明する説明図である。計量完了後の射出開始直前の状態から、射出開始後の一定時間内でのスクリュー回転方向の負荷（スクリュー負荷）の説明図である。スクリュー負荷を検出しそのまま波形として重ね描き表示したときの例を示す説明図である。本発明の一実施形態の要部ブロック図である。本発明の第１の実施形態における制御装置が実施する逆流トルク成分検出処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態における制御装置が実施する逆流トルク成分の検出処理のアルゴリズムのフローチャートである。

符号の説明

１スクリュー
２スクリューヘッド
３チェックリング
４チェックシート
５フライト
６溝部
７シリンダ
１０スクリュー回転用サーボモータ
１１射出用サーボモータ
２０制御装置

Claims

先端に逆流防止弁を備えたスクリューと、該スクリューを回転駆動する回転駆動手段と、前記スクリューをスクリュー軸方向に駆動する軸方向駆動手段と、前記スクリューに作用する回転力を検出する回転力検出手段とを備えた射出成形機において、
計量完了後、スクリューがスクリュー軸方向にも回転方向にも停止している状態で前記回転力検出手段でスクリューに作用する回転力を検出し記憶手段に記憶する手段と、
前記軸方向駆動手段によりスクリューを射出方向に駆動中、前記回転力検出手段で検出される回転力と前記記憶手段に記憶する回転力より、樹脂の逆流によるスクリューにかかる回転力を求める手段と、
を備えたことを特徴とする射出成形機。
先端に逆流防止弁を備えたスクリューと、該スクリューを回転駆動する回転駆動手段と、前記スクリューをスクリュー軸方向に駆動する軸方向駆動手段と、前記スクリューに作用する回転力を検出する回転力検出手段とを備えた射出成形機において、
計量完了後スクリューを軸方向に移動させる前に、スクリューを所定時間、回転自由にする手段と、
前記軸方向駆動手段によりスクリューを射出方向に駆動中、前記回転力検出手段で検出される回転力を樹脂の逆流によるスクリューにかかる回転力として求める手段と、
を備えたことを特徴とする射出成形機。
成形サイクル毎に求めた、前記樹脂の逆流によってスクリューが受ける回転力の波形を重ね描き表示する手段を備えた請求項１又は請求項２に記載の射出成形機。