JP4455023B2 - 供給装置及び供給装置の原料供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、供給装置及び供給装置の原料供給方法に関する。

従来、この種、射出成形機には、加熱シリンダ内で、樹脂を溶融し、金型に射出するメインスクリューのほかに、ホッパからの原料となる樹脂を加熱シリンダに送り込むフィードスクリューを備えたものがある。このように、フィードスクリューを備えた射出成形機は、ホッパから直接原料樹脂を加熱シリンダに送り込む射出成形機で生じる原料樹脂の噛み込み、摩擦抵抗等を軽減できる。

特開平８―５７９０１号公報（以下、特許文献１と呼ぶ）は、加熱シリンダ内に原料が充満したことを検出する原料充満検出器を設けた射出成形機を開示している。特許文献１では、この原料充満検出器の検出結果を参照すると共に、フィードスクリュー及びメインスクリューの駆動時間を積算し、これら積算値に基づいて、フィードスクリューの最適回転数が演算されている。
特開平８―５７９０１号公報

このように、フィードスクリューなどを使用して加熱シリンダに樹脂供給を行う射出成形機が提案されているが、実際には、樹脂供給の方法、回転数、供給時間等、様様なファクタ（要素）により、フィードスクリューから加熱シリンダに供給される原料（即ち、樹脂）の供給量は変化してしまう。このため、フィードスクリューを用いて、原料を加熱シリンダに安定して供給することは実際には困難である。このため、フィードスクリューを備えた射出成形機は、成形工程における冷却工程内に樹脂供給が終われば、射出サイクルに影響されることなく、樹脂供給を行い、且つ、成形を安定させるにとどまり、フィードスクリューを有効に利用した構成とは言い難かった。

また、特許文献１に示されたフィードスクリューを備えた従来の射出成形機は、フィードスクリューの回転数をメインスクリューの回転数に応じて相対的に決定しており、フィードスクリューに伴う原料（樹脂）の供給量がフィードスクリューの回転数以外のファクタによって変化することについて、全く指摘していない。

本発明の目的は、フィードスクリューに代表される原料供給装置を備えた射出成形機では、フィードスクリューの回転数だけでなく、他のファクタによっても原料供給量が変化することを見出し、これらファクタに基づいてフィードスクリューの制御を行う原料供給量制御方法を提供することである。

本発明の他の目的は、前述したファクタによって制御される原料供給装置を備えた射出成形機を提供することである。

本発明の更に他の目的は、原料供給装置の原料供給量を変化させるファクタを設定できる射出成形機用制御装置を提供することである。

本発明によれば、フィードスクリューに代表される原料供給装置を用いて、原料の供給時間・供給速度・供給トルクを含むファクタを原料供給量を変化させるファクタであることを見出し、当該ファクタを制御することにより、原料を成形機へ安定に樹脂を供給できる原料供給制御方法が得られる。

更に、本発明によれば、上記したファクタを用いて原料供給装置を制御する制御装置を備えた射出成形機が得られる。

具体的に言えば、本発明の第１の態様によれば、ホッパに貯留された原料を供給装置を介して加熱シリンダへ送り込む構造を備えた射出成形機に使用され、前記供給装置における原料供給量を変化させるファクタとして、前記供給装置からの供給時間、供給量、及び、供給装置のモータのトルクの少なくとも１つを用い、前記射出成形機の実績値を取得し、該ファクタに対して予め決定された基準値と比較して、その結果から、前記ファクタの最適値を算出することを特徴とする射出成形機の制御方法が得られる。

本発明の第２の態様によれば、ホッパに貯留された原料を供給装置を介して加熱シリンダへ送り込む構造を備えた射出成形機において、供給装置の供給時間・供給速度・供給トルクの少なくとも一つ以上を成形におけるファクタとして備え、当該ファクタに関する基準値を設定しておく手段と、前記射出成形機の実績値を検出して取得する手段と、前記基準値と前記実績値とを比較演算する演算器を有し、前記ファクタの最適値を決定することを特徴とする射出成形機が得られる。

本発明の第３の態様によれば、前記演算器は、前記ファクタに関する比較結果を算出する比較器と、前記比較結果から供給時間・供給速度・供給トルクの少なくとも一つ以上への反映度を求める手段と、前記反映度に応じて、供給時間・供給速度・供給トルクの少なくとも一つを段階的に制御する制御手段とを有し、反映度に応じて、前記供給装置を制御することを特徴とする射出成形機が得られる。

本発明の第４の態様によれば、ホッパに貯留された原料を供給装置を介して加熱シリンダへ送り込む構造を備えた射出成形機に使用される制御装置において、供給装置の供給時間・供給速度・供給トルクの少なくとも一つ以上を成形におけるファクタとして備え、当該ファクタに関する基準値を設定しておく手段と、前記射出成形機における実績値を検出して取得する手段と、前記基準値と前記実績値とを比較演算する演算器を有し、前記ファクタの最適値を決定することを特徴とする射出成形機の制御装置が得られる。

本発明の第５の態様によれば、前記演算器は、前記ファクタに関する比較結果を算出する比較器と、前記比較結果から供給時間・供給速度・供給トルクの少なくとも一つ以上への反映度を求める手段と、前記反映度に応じて、供給時間・供給速度・供給トルクの少なくとも一つを段階的に制御する制御手段とを有していることを特徴とする射出成形機の制御装置が得られる。

本発明の第６の態様によれば、射出成形における実績値を測定、検出する検出手段を備えた射出成形機の加熱シリンダに原料を供給するために使用される供給装置において、供給装置の供給時間・供給速度・供給トルクの少なくとも一つ以上を成形におけるファクタの基準値を設定しておく設定器と、前記検出手段から実績値を受け、前記実績値を前記基準値と比較し、その結果から、供給時間・供給速度・供給トルクの少なくとも一つ以上を演算する演算器を有し、演算器により算出されたファクタに基づいて、原料を射出成形機に供給することを特徴とする供給装置が得られる。

本発明の第７の態様によれば、射出成形における実績値を測定、検出する検出手段を備えた射出成形機の加熱シリンダに原料を供給するために使用される供給装置の原料供給方法において、供給装置の供給時間・供給速度・供給トルクの少なくとも一つ以上を成形におけるファクタの基準値を設定しておき、前記検出手段から実績値を受け、前記実績値を前記基準値と比較し、その結果から、供給時間・供給速度・供給トルクの少なくとも一つ以上を演算して、演算結果により算出されたファクタに基づいて、原料を射出成形機に供給することを特徴とする供給装置の原料供給方法が得られる。

本発明の第８の態様によれば、前記供給装置は駆動源を備え、前記ファクタとして供給装置に対する供給時間を選択された請求項６の供給装置において、前記演算器による演算結果として得られる供給時間、前記駆動源を遮断する遮断手段を備えていることを特徴とする供給装置が得られる。

本発明の第９の態様によれば、前記遮断手段は、前記駆動源と制御される被制御物との間に設けられていることを特徴とする供給装置が得られる。

以上説明したように、本発明では、原料供給装置からの原料供給を変動させるファクタを見出し、当該ファクタの実測値と基準値とを比較することにより、熟練者でなくても、最適な供給量を算出でき、供給装置を備えた射出成形機の運転を簡略化できると言う利点がある。

図１を参照して、本発明の一実施形態に係る射出成形システムについて説明する。図示された射出成形機は、ホッパー１０に貯留された原料（ここでは、樹脂ペレット）をフィードスクリュー１２を含む原料供給装置を介して、加熱シリンダ１３内に供給する構成を備えている。加熱シリンダ１３内には、メインスクリュー１１が設けられており、当該メインスクリュー１１はフィードスクリュー１２によって供給される原料を加熱シリンダ１３内で加熱、溶融した後、金型（図示せず）にノズル１４を通して射出する。メインスクリュー１１は、油圧又は電気モータによって構成されたメインスクリュー駆動装置１９及び油圧シリンダ或いはサーボモータによって構成される射出駆動装置１８によって駆動される。

図示されたフィードスクリュー１２は、可変速モータ等によって構成されたフィードスクリュー駆動装置１７によって駆動され、ホッパー１０からの原料は原料供給装置の原料落下口１５を介して加熱シリンダ１３内に送り込まれる。

本発明に係る射出成形機システムは、更に、原料供給装置のフィードスクリュー１２を駆動制御する制御装置２０を備えていることを特徴としている。尚、実際には、制御装置２０は、メインスクリュー１１のメインスクリュー駆動装置１９及び射出駆動装置１８をも制御しているが、これらの制御は本発明には直接関係が無いので、ここでは説明を省略する。

図１に示された制御装置２０は、フィードスクリュー駆動装置１７を制御するファクタを基準値として設定しておく設定器２０１、実際に射出動作が行われたときのファクタの値を実績値として記憶する実績値記憶部２０２、実績値と基準値とを演算する演算部２０３、及び、演算結果に基づいて、フィードスクリュー駆動装置１７を駆動する駆動部２０４とを備えている。尚、駆動部２０４とフィードスクリュー駆動装置１７との間には、演算部２０３の演算結果によって、駆動部２０４を停止しても良いし、図示されているように、演算部２０３の演算結果によって駆動部２０４の出力をオンオフするスイッチ２５が設けられても良い。

ここで、制御装置２０の設定器２０１には、原料供給装置（具体的には、フィードスクリュー駆動装置１７）による原料供給時間、供給速度、供給トルクのうち、少なくとも１つが前述したファクタの基準値として設定されている。この例の場合、射出成形機を実際に動作させ、良品が得られたときのファクタの値を取得することによって、ファクタの基準値が設定されている。一方、実績値記憶部２０２に記憶される実績値は、射出成形機における計量時間、加熱シリンダ１３の温度、充填圧力等の実測値であり、これらの実測値を検出することは通常の技術を利用して検出できるので、説明を省略する。

図１に示された演算部２０３は、前述した実測値から原料供給装置のファクタを算出する。例えば、ファクタが供給時間、供給速度、及び、トルクの場合には、演算部２０３は実績値から供給時間、供給速度、及び、トルクをそれそれ実績ファクタとして演算する。

演算部２０３は、更に、演算することによって得られた実績ファクタと、設定器２０１からの基準値とを比較して、比較結果に応じて駆動部２０４及び／又はスイッチ２５を制御する。

図示された演算部２０３は、ある実績値に対して基準値を設定しておき、その基準値と実際の実績値を比較し、その比較の結果から樹脂供給の過不足を判断し、次回の供給時間・供給速度・供給トルクの少なくとも一つ以上を算出し、その算出結果を手動若しくは自動に設定し、供給装置の供給時間を徐々に安定させている。

この制御動作の具体例をあげると、例えば、供給時間として、射出工程における計量時間を選択しておき、当該計量時間の基準値を設定器２０１に設定しておき、この設定された計量時間を実測された計量時間と比較する。実測された計量時間が基準値よりも短ければ、原料である樹脂は過剰に供給されているものと演算部２０３で判断し、供給時間を短くする・供給速度を遅くする・供給トルクを下げる等の操作を行う。逆に、基準値よりも長ければ樹脂供給は不足と判断し、供給時間を長くする・供給速度を早くする・供給トルクを上げるなどの操作を行う。

実際に、供給量を変動させた時に得られたデータから、樹脂の供給量の過不足により成形における実績値の変動が明らかになっている場合、それらの事象から供給時間・供給速度・供給トルクを演算し、その演算結果により供給装置の供給時間・供給速度・供給トルクに応じて動作させる。

上記した原料の供給量制御を行うためには、供給装置のON/OFFを行うスイッチ２５、単位時間での供給速度を変更出来る手段、及び、供給する際のトルクを変更出来る手段のうち、少なくとも１つをフィードスクリュー駆動装置１７に取り付ければ良い。

図示されているように、制御装置２０を射出成形機の外部に設けて、供給時間・単位時間供給速度・供給トルクを制御する場合、実績値記憶部２０２は、射出成形機から計量時間、シリンダ温度、充填圧力等の実績値を射出成形機から取得出来る回路を備えている。また、演算部２０３は、これら実績値から、例えば、供給時間を演算する。このように、供給時間を制御する場合、演算部２０３には、供給の開始、停止を手動制御出来る回路が設けられる。また、供給時間を設定し供給速度を制御する場合、設定器２０１には、回転数等、供給速度の設定器が設けられ、供給トルクを制御する場合、トルクの設定器が設定器２０１に設けられる。

前述した実施形態は、制御装置２０を射出成形機に外部的に取り付ける場合について説明したが、射出成形機内部に制御装置を設けても良い。内部に設けられた制御装置により供給時間の制御を行う場合、制御装置には、計量時間、シリンダ温度、充填圧力等その他実績値の要素をもって供給時間を演算しうる演算回路及び供給の開始、停止を制御出来る回路が設けられる。

図示された例は、原料供給装置としてフィードスクリューを含む装置についてのみ説明したが、原料供給装置としては、フィードスクリューの代わりに、真空を利用したローダー等が使用されても良い。更に、本発明は、電動機駆動方式の射出成形機だけでなく、油圧駆動方式の射出成形機にも適用できる。

本発明の一実施形態に係る射出成形システムの概略構成を示す図である。

符号の説明

１１ メインスクリュー
１２ フィードスクリュー
１３ 加熱シリンダ
１４ ノズル
１５ 原料落下口
１７ フィードスクリュー駆動装置
１８ 射出駆動装置
１９ メインスクリュー駆動装置
２０ 制御装置
２０１ 設定器
２０２ 実績値記憶部
２０３ 演算部
２０４ 駆動部
２５ スイッチ

Claims (6)

1. 射出成形における加熱シリンダの温度の実績値を測定、検出する検出手段を備えた射出成形機の前記加熱シリンダに原料を供給するために使用される供給装置において、供給装置の供給時間・供給速度・供給トルクの少なくとも一つ以上を成形におけるファクタの基準値を設定しておく設定器と、前記検出手段から、前記加熱シリンダの温度の実績値を受け、前記供給装置のフィードスクリュの供給時間・供給速度・供給トルクの少なくとも一つ以上を演算する演算器を有し、前記演算器により算出されたファクタを前記基準値と比較し、その結果に基づいて、原料を射出成形機に供給することを特徴とする供給装置。
2. 前記供給装置は駆動源を備え、前記ファクタとして供給装置に対する供給時間を選択された請求項１の供給装置において、前記演算器による演算結果として得られる供給時間の間、前記駆動源を遮断する遮断手段を備えていることを特徴とする供給装置。
3. 請求項２において、前記遮断手段は、前記駆動源と制御される前記フィードスクリュとの間に設けられていることを特徴とする供給装置。
4. 射出成形における加熱シリンダの温度の実績値を測定、検出する検出手段を備えた射出成形機の前記加熱シリンダに原料を供給するために使用される供給装置の原料供給方法において、供給装置の供給時間・供給速度・供給トルクの少なくとも一つ以上を成形におけるファクタの基準値を設定しておき、前記検出手段から前記加熱シリンダの温度の実績値を受け、前記供給装置のフィードスクリュの供給時間・供給速度・供給トルクの少なくとも一つ以上を演算によって求め、当該演算結果により算出されたファクタを前記基準値と比較し、その結果に基づいて、原料を射出成形機に供給することを特徴とする供給装置の原料供給方法。
5. 射出成形における充填圧力の実績値を測定、検出する検出手段を備えた射出成形機の前記加熱シリンダに原料を供給するために使用される供給装置において、供給装置の供給時間・供給速度・供給トルクの少なくとも一つ以上を成形におけるファクタの基準値を設定しておく設定器と、前記検出手段から、前記充填圧力の実績値を受け、前記供給装置のフィードスクリュの供給時間・供給速度・供給トルクの少なくとも一つ以上を演算によって求め、演算されたファクタを演算する演算器を有し、演算器により算出されたファクタを前記基準値と比較し、その結果に基づいて、原料を射出成形機に供給することを特徴とする供給装置。
6. 射出成形における充填圧力の実績値を測定、検出する検出手段を備えた射出成形機の前記加熱シリンダに原料を供給するために使用される供給装置の原料供給方法において、供給装置の供給時間・供給速度・供給トルクの少なくとも一つ以上を成形におけるファクタの基準値を設定しておき、前記検出手段から前記充填圧力の実績値を受け、前記供給装置のフィードスクリュの供給時間・供給速度・供給トルクの少なくとも一つ以上を演算によって求め、当該演算結果により算出されたファクタを前記基準値と比較し、その結果に基づいて、原料を射出成形機に供給することを特徴とする供給装置の原料供給方法。

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