JP5144442B2 - Injection molding machine and method for determining closed state of backflow prevention valve - Google Patents
Injection molding machine and method for determining closed state of backflow prevention valve Download PDFInfo
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Description
本発明は、スクリュに逆流防止弁を有する射出成形機および逆流防止弁閉鎖状態判別方法に関する。 The present invention relates to an injection molding machine having a backflow prevention valve in a screw and a backflow prevention valve closed state determination method.
インラインスクリュ式の射出成形機のように、射出時の樹脂の逆流を防止するためにスクリュ先端に逆流防止弁機構を備えた射出機構を有する射出成形機は、従来から使用されている。図1は、この逆流防止弁機構の一例である。スクリュ1の先端に設けられたスクリュヘッド2とスクリュ1の本体部分間に設けられた縮径された部分のスクリュ1の本体側には、この逆流防止弁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。
2. Description of the Related Art Conventionally, an injection molding machine having an injection mechanism having a backflow prevention valve mechanism at a screw tip in order to prevent a backflow of resin at the time of injection, such as an inline screw type injection molding machine, has been used. FIG. 1 is an example of this check valve mechanism. On the main body side of the
スクリュ1の後方から供給される樹脂ペレットはスクリュ1が回転することで発生するせん断熱と、スクリュ1が挿入されているシリンダ外側に設けられたヒータからの熱により溶融される。溶融された樹脂は逆流防止弁3の後方の樹脂圧力を上昇させ、逆流防止弁3を前方に押す力を発生させる。逆流防止弁3が前方に押されると、後方の樹脂が逆流防止弁3と縮径された部分の間隙を通り逆流防止弁3の前方に流れ込みスクリュヘッド2前方のシリンダ内の圧力を上昇させる。
The resin pellets supplied from the rear of the
逆流防止弁3の前方の圧力が所定の圧力(背圧)を超えるとスクリュ1が後方に押されて、逆流防止弁3の前方の圧力が減殺される。更に、スクリュ1が回転することで逆流防止弁3の後方の圧力が逆流防止弁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逆流防止弁3の前方に送り込まれ、所定の量までスクリュ1が後退するとスクリュ回転を停止させる(計量工程)。
When the pressure in front of the
次に射出工程に入るが、樹脂を充填するためにスクリュ1が前進すると、スクリュヘッド2の前方にたまった樹脂圧力が上昇するので、逆流防止弁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後退方向に逆流するのを防止する。逆流防止弁3が後退し樹脂通路を閉鎖するタイミングが変動すると、充填される樹脂の量も変動し、成形が不安定になる。
Next, the injection process starts, but when the
射出時の逆流防止弁機構はスクリュ1の前進により逆流防止弁3の前方の圧力が後方の圧力よりも高くなることで閉鎖されるが、射出直前の逆流防止弁機構の後方はフライト5間の溝部6に残圧があり、この残圧の影響で閉鎖タイミングが変動するという問題がある。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、この閉鎖タイミングの変動によって、サイクル毎の射出体積に変動が生じ、成形される成形品の品質に影響を与える。従って、逆流防止弁3が毎サイクル安定したタイミングで閉鎖できるような手段が考察されていると共に、実際に逆流防止弁3が閉鎖したタイミングを監視する方法が提案されている。
The backflow prevention valve mechanism at the time of injection is closed because the front pressure of the
例えば、特許文献1や特許文献2には、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し、該検出した逆流防止弁閉鎖位置に基づいて、成形品の良品判別、成形条件の調整を行う技術が開示されている。
For example,
特許文献3には、逆流防止弁のリングバルブより後方に該リングバルブと対向するように導電性部材を配置し、リングバルブと導電性部材との間の静電容量を検出することによって、リングバルブの位置、すなわち、該リングバルブによる樹脂流路閉鎖時を検出する技術が開示されている。
In
また、特許文献4には、射出中の逆流防止弁の閉鎖タイミングを検出しているものではないが、射出時にスクリュに作用する回転トルクを検出し、この検出トルクによって逆流防止弁の破損等の異常を検出する技術が開示されている。
Further,
さらに、特許文献5には、スクリュを回転自在にして射出を開始すると、樹脂が逆流してスクリュを回転させるが、逆流防止弁が閉鎖し樹脂の逆流が停止すると、スクリュの回転が停止することを利用して、このスクリュ回転停止を逆流防止弁の閉鎖タイミングとして検出し、さらに、この検出した逆流防止弁閉鎖位置に基づいて射出速度切換位置や保圧への切換位置を補正するようにした技術が開示されている。
Further, in
また、特許文献6には、計量終了後にスクリュを逆回転させることによって、メータリング部とスクリュヘッド前方とを遮断する逆流防止機構を設けて、計量終了後、スクリュを逆回転させて、逆流防止機構によりメータリング部とスクリュヘッド前方とを遮断し、その後射出を開始するようにし、この射出時のストローク位置や量に基づいて成形品の良否判断を行うようにした技術が開示されている。
また、特許文献7には、射出工程中においてスクリュが回転しないようにスクリュ角度を一定に保持するようにフィードバック制御するサーボロックを行った場合、スクリュ回転角度のピーク発生時点を逆流防止弁の閉鎖時点とみなす技術が開示されている。
Further, in
また、特許文献8には、スクリュ前進中においてスクリュに作用する回転力を検出し、該回転力のピーク時点を逆流防止弁の閉鎖時点とみなすことができる技術が開示されている。 Patent Document 8 discloses a technique that can detect the rotational force acting on the screw during the forward movement of the screw and can regard the peak point of the rotational force as the closing point of the check valve.
また、特許文献9には、スクリュ前進中においてスクリュに作用する回転力を検出し、該回転力の波形パターンに基づいて逆流防止弁の閉鎖状態を判別する技術が開示されている。 Patent Document 9 discloses a technique for detecting a rotational force acting on a screw during screw advancement and determining a closed state of the check valve based on a waveform pattern of the rotational force.
上述した特許文献1および特許文献2に開示された技術は、シリンダ内の圧力変化を検出して逆流防止弁の閉鎖を検出するものである。この技術は、逆流防止弁後方にシリンダの先端から少なくとも最大射出ストローク以上の距離を離して圧力センサを追加する必要がある。このため、射出ストロークの大小によって逆流防止弁と圧力センサとの距離には差が生じ、検出精度に差がでる。また、シリンダの内壁面は樹脂滞留によって炭化物などを生じないように段差部がなく滑らかな流路を形成していることが望ましいが、シリンダ内壁面において直接樹脂に接触する圧力センサを取り付ける部分に微妙な段差部が生じるのは避けられないため、樹脂滞留による炭化物が成形品へ混入するなどの悪影響が避けられない。また、樹脂には直接接触せず間接的にシリンダの歪を検出することで樹脂の圧力を検出する方式の圧力センサでは、検出精度が犠牲になってしまう。さらに、いかなる圧力センサも高価なうえに取り扱いが煩雑で、定期的なメンテナンスや校正を必要とするものが多く問題がある。
The techniques disclosed in
また、上述した特許文献3に開示された技術は、静電容量を検出するための導電性部材をスクリュに配置し、スクリュ中心には配線を通すための穴を加工し、さらに、測定信号を取り出すためのスリップリングをスクリュに配置するなどの静電容量を測定するための手段を付加する必要があり、構成が複雑となるという欠点がある。
In the technique disclosed in
特許文献5に開示された技術は、逆流した樹脂がスクリュのフライトに作用する力のスクリュ回転方向の分力Fθ(図2参照)に着目して、射出中に回転自在にしたスクリュの回転が停止したことを検出して逆流防止弁の閉鎖を検知するものである。この技術では、スクリュの回転停止に基づいて逆流防止弁の閉鎖時点を正確に検知できるが、回転自在にしたスクリュが逆流樹脂によって回転させられるため、スクリュ回転角度を保持制御するようにした場合に比べて樹脂の逆流量が大幅に増加してしまい、射出による樹脂の充填量が減少したり、不安定になるという問題がある。
The technique disclosed in
特許文献6に開示された技術は、計量終了後にスクリュを逆回転させてメータリング部とスクリュヘッドとを遮断する方式の逆流防止機構を必要とし、一般的な逆流防止機構を備えた射出成形機には適用できないという問題がある。
The technique disclosed in
特許文献7に開示された技術は、スクリュ回転角度のピーク発生時点を逆流防止弁の閉鎖時点とみなす技術であるが、実際には、逆流防止弁が正常に閉鎖しない場合でもスクリュ回転角度にはピークが発生する場合がある。何故なら、スクリュ回転角度をフィードバック制御しているため、逆流防止弁が閉鎖せずに樹脂が逆流し続けている状態でも、スクリュ回転角度を保持する駆動力が、逆流した樹脂がスクリュを回転させようとする力を上回った時点で、スクリュ回転は減速し停止し、その後、フィードバック制御によりスクリュ回転角度が射出開始時点のスクリュ回転角度に戻り始めた時点で、スクリュ回転角度にピークが発生するからである。
The technique disclosed in
また、特許文献8に開示される技術は、スクリュ前進中においてスクリュに作用する回転力を検出し、該回転力のピーク時点を逆流防止弁の閉鎖時点とみなす技術であるが、逆流防止弁が正常に閉鎖しなかったことを検出するものではない。また、スクリュに作用する回転力を検出するための手段を付加する必要があり、構成が複雑になるという問題がある。 The technique disclosed in Patent Document 8 is a technique for detecting the rotational force acting on the screw during the forward movement of the screw, and regarding the peak point of the rotational force as the closing point of the backflow prevention valve. It does not detect that it did not close normally. Further, it is necessary to add a means for detecting the rotational force acting on the screw, and there is a problem that the configuration becomes complicated.
また、特許文献9に開示される技術は、スクリュ前進中においてスクリュに作用する回転力を検出し、該回転力の波形パターンに基づいて逆流防止弁の閉鎖状態を判別する技術であるが、逆流防止弁の閉鎖時点を検出するものではない。また、スクリュに作用する回転力を検出するための手段を付加する必要があり、構成が複雑になるという問題がある。 The technique disclosed in Patent Document 9 is a technique for detecting the rotational force acting on the screw during the forward movement of the screw and determining the closed state of the backflow prevention valve based on the waveform pattern of the rotational force. It does not detect when the prevention valve is closed. Further, it is necessary to add a means for detecting the rotational force acting on the screw, and there is a problem that the configuration becomes complicated.
そこで、本発明の目的は、上記問題点を解決し、特別な機構を用いることなく、射出中の樹脂の逆流を増加させることなく、逆流防止弁の閉鎖時期をより正確に検出でき、さらに、逆流防止弁が正常に閉鎖しなかったことを確実に検出できる射出成形機を提供することである。 Therefore, the object of the present invention is to solve the above problems, to detect the close timing of the backflow prevention valve more accurately without using a special mechanism, without increasing the backflow of the resin during injection, It is an object of the present invention to provide an injection molding machine that can reliably detect that a check valve has not been closed normally.
本願の請求項1に係る発明は、逆流防止弁を備えるスクリュと、スクリュを回転駆動する回転駆動手段と、スクリュ回転の回転駆動力を検出する回転駆動力検出手段とスクリュ回転角度を検出する回転角度検出手段とを有する射出成形機において、スクリュ前進中にスクリュ回転角度を保持制御しながらスクリュ回転駆動力とスクリュ回転角度を検出し、前記検出したスクリュ回転駆動力とスクリュ回転角度とに基づいてスクリュを回転自在にした場合の推定スクリュ回転角度を推定するスクリュ回転角度推定手段と、前記スクリュ回転角度推定手段により推定した推定スクリュ回転角度を用いて逆流防止弁の閉鎖時点を検出する閉鎖判別手段と、を備えたことを特徴とする射出成形機である。
The invention according to
請求項2に係る発明は、前記スクリュ回転角度推定手段は、前記検出したスクリュ回転駆動力の時間に関する2階積分値を所定のイナーシャ値で除した値と前記検出したスクリュ回転角度とを加算することにより、前記推定スクリュ回転角度を算出することを特徴とする請求項1に記載の射出成形機である。
請求項3に係る発明は、前記閉鎖判別手段は、前記推定スクリュ回転角度が停止した時点を検出することにより逆流防止弁の閉鎖時点を検出することを特徴とする請求項1または2のいずれか1つに記載の射出成形機である。
According to a second aspect of the present invention, the screw rotation angle estimation means adds a value obtained by dividing a second-order integral value related to the time of the detected screw rotation driving force by a predetermined inertia value and the detected screw rotation angle. The injection molding machine according to
The invention according to
請求項4に係る発明は、前記閉鎖判別手段は、前記推定スクリュ回転角度を時間微分して推定スクリュ回転速度を算出し、該算出した推定スクリュ回転速度にピークが発生した時点を検出することにより逆流防止弁の閉鎖時点を検出することを特徴とする請求項1または2のいずれか1つに記載の射出成形機である。
According to a fourth aspect of the present invention, the closure determining means calculates an estimated screw rotation speed by differentiating the estimated screw rotation angle with respect to time, and detects a time point when a peak occurs in the calculated estimated screw rotation speed. The injection molding machine according to any one of
請求項5に係る発明は、スクリュ前進中において、スクリュ前進開始からの前記推定スクリュ回転角度の変化量を検出する手段を備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の射出成形機である。
請求項6に係る発明は、前記閉鎖判別手段により検出された逆流防止弁の閉鎖時点における、前記推定スクリュ回転角度、スクリュ前進開始からの前記推定スクリュ回転角度の変化量、スクリュ前進開始からの経過時間、スクリュ位置、スクリュ前進開始からのスクリュ位置の変化量、樹脂圧力のうち少なくとも1つを逆流防止弁が閉鎖した時点における物理量として検出する物理量検出手段と、前記物理量検出手段により検出された物理量のうち少なくとも1つを表示する表示手段と、を備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の射出成形機である。
The invention according to
The invention according to
請求項7に係る発明は、逆流防止弁を備えるスクリュと、スクリュを回転駆動する回転駆動手段と、スクリュ回転の回転駆動力を検出する回転駆動力検出手段とスクリュ回転角度を検出する回転角度検出手段と、表示装置を有する射出成形機において、スクリュ前進中にスクリュ回転角度を保持制御しながら所定サンプリング周期毎にスクリュの回転駆動力とスクリュ回転角度を検出し、前記検出したスクリュ回転駆動力とスクリュ回転角度とに基づいてスクリュを回転自在にした場合の推定スクリュ回転角度を所定サンプリング周期毎に求め、前記表示装置の表示画面に前記推定スクリュ回転角度の波形パターンを表示し、逆流防止弁の閉鎖状態を判別可能とする逆流防止弁閉鎖状態判別方法である。
The invention according to
本発明は、特別な機構を用いることなく、射出中の樹脂の逆流を増加させることなく、スクリュ回転角度を保持する制御系の応答特性に影響されることなく、逆流防止弁の閉鎖時点をより正確に検出でき、さらに、逆流防止弁が正常に閉鎖しなかったことを確実に検出できる。 The present invention makes it possible to increase the closing time of the backflow prevention valve without using a special mechanism, without increasing the backflow of resin during injection, and without being affected by the response characteristics of the control system that maintains the screw rotation angle. In addition, it is possible to accurately detect that the backflow prevention valve is not normally closed.
また、本発明は、逆流防止弁の閉鎖時点をより正確に検出することができるから、この検出した逆流防止弁の閉鎖時点の各種物理量によって、射出保圧切換位置や射出速度の切換位置等の成形条件の調整が容易にかつ正確にできる。また、逆流防止弁の閉鎖時点の各種物理量に基づいて、成形品の良否判別をより正確に行うことができる。 In addition, since the present invention can more accurately detect the closing time of the check valve, the injection holding pressure switching position, the injection speed switching position, and the like are determined by various physical quantities at the detected closing time of the check valve. The molding conditions can be adjusted easily and accurately. Further, it is possible to more accurately determine the quality of the molded product based on various physical quantities at the time of closing the backflow prevention valve.
まず、計量工程終了から射出工程終了までのスクリュ動作、逆流防止弁の動きについて説明する。
図3(a)は、計量工程終了時のスクリュ位置、逆流防止弁機構の状態を示すもので、スクリュヘッド2の先端のシリンダ7内には溶融樹脂が貯えられており、スクリュ1は後退位置にある。計量工程において、スクリュ1の回転によって溶融された樹脂が逆流防止弁3の後方の樹脂圧力を上昇させ、逆流防止弁3を前方に押す力が発生し、逆流防止弁3が前方に押し出されると、溶融樹脂は逆流防止弁3とスクリュ1の縮径された部分の間隙を通り逆流防止弁3の前方に流れ込む。
計量工程が終了した段階では、逆流防止弁3は図3(a)に示すように、前方に位置しており、溶融樹脂の通路を開放している。
First, the screw operation from the end of the metering process to the end of the injection process and the movement of the backflow prevention valve will be described.
FIG. 3 (a) shows the screw position at the end of the metering process and the state of the backflow prevention valve mechanism. Molten resin is stored in the
At the stage where the metering process is completed, as shown in FIG. 3A, the
図3(b)は、計量完了後にスクリュ1を所定量後退させるサックバック終了後の状態を示しており、サックバック処理により、スクリュヘッド2の先端のシリンダ7内の溶融樹脂の圧力が低下するため、逆流防止弁3は開いた状態を保持したままである。
FIG. 3B shows a state after completion of suck back in which the
図3(c)は、射出が開始され、逆流防止弁3が閉じたタイミングの状態を表す図であり、図3(b)〜図3(c)までの間が、樹脂が逆流する区間である。dは、射出開始から、逆流防止弁3が閉じるまでのスクリュ移動距離を表す。すなわち、図3(b)のサックバックが終わった状態から、スクリュ1を前進させて射出を行うと、充填圧により逆流防止弁機構の前方の圧力が後方のフライト5間の溝部6に存在する樹脂の圧力よりも高くなった段階で、逆流防止弁3が後方に移動しチェックシート4と密着して逆流防止弁3が閉じ、樹脂通路が閉鎖される。逆流防止弁が閉鎖すると、樹脂の逆流が無くなる。図3(d)は、さらにスクリュが前進し射出・保圧切換位置に達したときの状態を表す。
FIG. 3C is a diagram illustrating a state in which injection is started and the
上述したように、射出工程の途中で逆流防止弁3が閉鎖するが、この逆流防止弁3の閉鎖タイミングの変動によって、射出量、すなわち、金型に充填する樹脂量(重量)が変動することになり、この逆流防止弁3の閉鎖タイミングを精度よく検出する必要がある。
As described above, the
そこで、本発明の逆流防止弁の閉鎖時点を検出する原理について説明する。本発明は、スクリュ前進中にスクリュ回転角度を保持制御しながらスクリュの回転駆動力とスクリュ回転角度を検出し、前記検出したスクリュ回転駆動力とスクリュ回転角度とに基づいてスクリュを回転自在にした場合の推定スクリュ回転角度を求め、求めた推定スクリュ回転角度を用いて逆流防止弁の閉鎖時点を検出するものである。 Therefore, the principle of detecting the closing time of the check valve of the present invention will be described. The present invention detects the screw rotational driving force and the screw rotational angle while holding and controlling the screw rotational angle during the forward movement of the screw, and makes the screw rotatable based on the detected screw rotational driving force and the screw rotational angle. In this case, an estimated screw rotation angle is obtained, and the closing time of the check valve is detected using the obtained estimated screw rotation angle.
まず、スクリュ回転自在にした場合の推定スクリュ回転角度の求め方を説明する。
スクリュ回転角度を保持制御するためのスクリュ回転駆動力をT、逆流樹脂によってスクリュに作用する回転力をD、検出スクリュ回転角度をθ、スクリュ回転駆動系のイナーシャをIとする。スクリュ回転駆動系のイナーシャは射出成形機ごとに既知である。そうすると、数1式に示されるスクリュ回転に関する運動方程式がなりたつ。「θ」に付記されている「”」は時間に関する2階微分を意味している。
First, how to obtain the estimated screw rotation angle when the screw can be rotated will be described.
Let T be the screw rotation driving force for holding and controlling the screw rotation angle, D be the rotation force acting on the screw by the backflow resin, θ be the detected screw rotation angle, and I be the inertia of the screw rotation drive system. The inertia of the screw rotation drive system is known for each injection molding machine. Then, the equation of motion related to the screw rotation shown in
なお、スクリュ回転角度を保持制御した状態とは、スクリュ回転駆動手段によってスクリュ回転角度をスクリュ前進開始時の角度に保持するように制御した状態を意味する。具体的には例えば、スクリュ回転の軸について位置フィードバック制御を行うようにしてもよいし、または積分器を有する速度フィードバック制御を行うようにしてもよい。 The state in which the screw rotation angle is held and controlled means a state in which the screw rotation driving means is controlled to hold the screw rotation angle at the angle at the start of screw advancement. Specifically, for example, position feedback control may be performed on the axis of screw rotation, or speed feedback control having an integrator may be performed.
上記数1式は数2式に変形できる。
The
次に、スクリュ回転を保持制御するスクリュ回転駆動力Tが作用しなかった場合(換言すれば、スクリュを回転自在にした場合)の推定スクリュ回転角度をθfreeとおくと、数3式に示されるスクリュ回転に関する運動方程式がなりたつ。「θfree」に付記されている「”」は時間に関する2階微分を意味している。 Next, when the estimated screw rotation angle when the screw rotation driving force T for holding and controlling the screw rotation does not act (in other words, when the screw is rotatable) is set to θ free , the following equation is obtained. The equation of motion related to screw rotation. “” ” Added to“ θ free ” means second-order differentiation with respect to time.
また、数4式はスクリュ回転時に樹脂の粘性抵抗を受けない場合についての運動方程式であるが、実際にはスクリュ回転時に、スクリュはスクリュ回転が停止する向きに樹脂の粘性抵抗を受けることがある。スクリュ回転時の樹脂の粘性抵抗は、通常はスクリュ回転速度に比例して大きくなる。また、スクリュ回転が停止すると樹脂の粘性抵抗は無くなる。数4式に樹脂の粘性抵抗を考慮したものが、数5式である。スクリュ回転時にスクリュが樹脂の粘性抵抗を受ける場合、前記スクリュ回転角度推定手段は、数5式のように、検出したスクリュ回転駆動力から樹脂の粘性抵抗を除いた値の時間に関する2階積分値を所定のイナーシャ値で除した値と検出したスクリュ回転角度とを加算することにより、推定スクリュ回転角度を算出するようにしてもよい。
ここで、αは樹脂の粘性係数である。αの値は、使用する樹脂の種類に応じて粘性係数値を設定するようにしてもよいし、標準的な粘性係数値をあらかじめ設定しておくようにしてもよい。
Here, α is the viscosity coefficient of the resin. As the value of α, a viscosity coefficient value may be set according to the type of resin used, or a standard viscosity coefficient value may be set in advance.
次に、図3〜図6を用いて、本発明における逆流防止弁の閉鎖時点の検出方法について説明する。図4〜図6に示されるグラフにおいて、横軸は時間を表し、縦軸は逆流樹脂によりスクリュに作用する回転力Dの絶対値とスクリュ回転を保持制御した状態でスクリュを駆動するスクリュ回転駆動力Tの絶対値を示している。なお、絶対値で示すのは、逆流樹脂によりスクリュに作用する回転力Dと前記スクリュ回転駆動力Tを比較するためである。また、グラフの原点は射出開始点を表す。 Next, a method for detecting the closing time of the check valve in the present invention will be described with reference to FIGS. In the graphs shown in FIGS. 4 to 6, the horizontal axis represents time, and the vertical axis represents a screw rotation drive that drives the screw while maintaining and controlling the absolute value of the rotational force D acting on the screw by the backflow resin and the screw rotation. The absolute value of force T is shown. The absolute value is shown in order to compare the rotational force D acting on the screw with the backflow resin and the screw rotational driving force T. The origin of the graph represents the injection start point.
スクリュ回転角度を保持制御した状態で射出を行い、射出中のスクリュ回転角度θとスクリュ回転駆動力Tを検出し、前記検出したスクリュ回転角度θとスクリュ回転駆動力Tに基づいて、数4式によりスクリュを回転自在にした場合の推定スクリュ回転角度θfreeを求め、前記推定スクリュ回転角度θfreeに基づいて逆流防止弁の閉鎖時点を検出することを説明する。
The injection is performed in a state where the screw rotation angle is held and controlled, the screw rotation angle θ and the screw rotation driving force T during injection are detected, and based on the detected screw rotation angle θ and the screw rotation driving force T,
図4は、逆流防止弁が正常に閉鎖した状態を説明するグラフである。図4(a)は回転力と時間との関係を示すグラフである。図4(b)はスクリュの回転角度と時間との関係を示すグラフである。 FIG. 4 is a graph for explaining a state in which the check valve is normally closed. FIG. 4A is a graph showing the relationship between rotational force and time. FIG. 4B is a graph showing the relationship between the screw rotation angle and time.
図4(a)の一点鎖線の波形は、逆流した樹脂によってスクリュに作用する回転力Dを表す。また、実線の波形は、スクリュ回転駆動力Tである。なお、本発明は、逆流樹脂によりスクリュに作用する回転力Dを検出することを必要とするものではないが、ここでは説明のため、逆流樹脂によってスクリュに作用する回転力Dのグラフを表す。図4(a)と図4(b)を結ぶ破線は、逆流樹脂によりスクリュに作用する回転力Dとスクリュ回転駆動力Tとが一致した時点を示している。図4(b)の実線の波形は、検出したスクリュ回転角度θを表す。破線の波形は、前述した数4式により推定した推定スクリュ回転角度θfreeを表す。 The waveform of the alternate long and short dash line in FIG. 4A represents the rotational force D acting on the screw by the backflowed resin. The solid line waveform represents the screw rotation driving force T. In addition, although this invention does not require detecting the rotational force D which acts on a screw with backflow resin, the graph of the rotational force D which acts on a screw with backflow resin is represented here for description. A broken line connecting FIG. 4A and FIG. 4B indicates a point in time when the rotational force D acting on the screw by the backflow resin coincides with the screw rotation driving force T. The solid line waveform in FIG. 4B represents the detected screw rotation angle θ. The broken line waveform represents the estimated screw rotation angle θ free estimated by the above-described equation (4).
本発明ではスクリュ前進中にスクリュ回転角度が保持されるように制御しているため、図4(a)に示されるように、逆流樹脂によるスクリュに作用する回転力Dを打ち消すようにスクリュ回転駆動力Tが変化する。なお、スクリュに作用する回転力Dに対して、スクリュ回転駆動力Tは制御系の応答速度に起因する所定の時間遅れが発生する。 In the present invention, the screw rotation angle is controlled so that the screw rotation angle is maintained during the forward movement of the screw. Therefore, as shown in FIG. 4A, the screw rotation drive is performed so as to cancel the rotational force D acting on the screw by the backflow resin. The force T changes. In addition, with respect to the rotational force D acting on the screw, the screw rotational driving force T is delayed by a predetermined time due to the response speed of the control system.
以下、図3および図4を用いて、逆流防止弁が正常に閉鎖した場合における、推定スクリュ回転角度θfreeと逆流防止弁の閉鎖時点との関係について説明する。
図3(b)に示すように逆流防止弁が開いた状態で射出を開始すると、図4(a)に示されるように、逆流樹脂によりスクリュに作用する回転力Dによってスクリュが逆回転させられる。
このとき、スクリュ回転角度が保持されるように制御されているから、スクリュには元の回転角度に戻そうとするスクリュ回転駆動力Tが作用するが、このスクリュ回転角度を保持する制御系の応答遅れのために、逆流樹脂によりスクリュに作用する回転力Dより遅れてスクリュ回転駆動力Tは図4(a)に示すように発生する。
そのため、スクリュ回転角度が全く変化しないように制御することはできず、図4(b)に示されるように検出スクリュ回転角度θは増大する。また、数4式により算出する推定スクリュ回転角度θfreeも増大する。
Hereinafter, the relationship between the estimated screw rotation angle θ free and the closing point of the backflow prevention valve when the backflow prevention valve is normally closed will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
When injection is started with the backflow prevention valve opened as shown in FIG. 3B, the screw is reversely rotated by the rotational force D acting on the screw by the backflow resin, as shown in FIG. 4A. .
At this time, since the screw rotation angle is controlled so as to be maintained, a screw rotation driving force T that attempts to return the screw to the original rotation angle acts on the screw. Due to the response delay, the screw rotational driving force T is generated as shown in FIG. 4A behind the rotational force D acting on the screw by the backflow resin.
Therefore, it cannot be controlled so that the screw rotation angle does not change at all, and the detection screw rotation angle θ increases as shown in FIG. In addition, the estimated screw rotation angle θ free calculated by
その後、スクリュが前進するにしたがって逆流防止弁が閉鎖状態に移動するため、樹脂の流路が狭くなり、逆流樹脂によるスクリュに作用する回転力Dが小さくなる。このとき、スクリュ回転角度を保持するようにスクリュ回転駆動力Tを制御しているため、逆流樹脂によるスクリュに作用する回転力Dに対してスクリュ回転駆動力Tが上回ると、やや遅れて検出スクリュ回転角度θは図4(b)に示されるように増加傾向から減少傾向に転じ、検出スクリュ回転角度θにピークPAが発生する。このように、逆流防止弁が閉鎖するよりも早期に、検出スクリュ回転角度θにピークが発生する場合がある。 Thereafter, as the screw advances, the backflow prevention valve moves to the closed state, so that the resin flow path is narrowed and the rotational force D acting on the screw by the backflow resin is reduced. At this time, since the screw rotation driving force T is controlled so as to maintain the screw rotation angle, if the screw rotation driving force T exceeds the rotation force D acting on the screw made of the backflow resin, the detection screw is slightly delayed. As shown in FIG. 4B, the rotation angle θ changes from an increasing tendency to a decreasing tendency, and a peak PA occurs at the detected screw rotation angle θ. In this way, a peak may occur in the detected screw rotation angle θ earlier than the check valve is closed.
一方、図4(b)の推定スクリュ回転角度θfreeは、数4式により求められたものであるので、逆流樹脂によるスクリュに作用する回転力Dに対してスクリュ回転駆動力Tが上回った後においても、推定スクリュ回転角度θfreeは増加を続ける。 On the other hand, since the estimated screw rotation angle θ free in FIG. 4B is obtained by the equation (4), after the screw rotation driving force T exceeds the rotation force D acting on the screw made of the backflow resin, The estimated screw rotation angle θ free continues to increase.
そして、逆流防止弁が完全に閉鎖した時点で、逆流樹脂によるスクリュに作用する回転力Dが無くなるので、図4(b)に示すTA時点において推定スクリュ回転角度θfreeは変化しなくなる。この時点TAを推定スクリュ回転角度θの停止点と見做すことができる。よって、数4式により推定した推定スクリュ回転角度θfreeの停止時点を検出することにより、逆流防止弁の閉鎖時点を特定することができる。 When the backflow prevention valve is completely closed, the rotational force D acting on the backflow resin screw disappears, and therefore the estimated screw rotation angle θ free does not change at the time TA shown in FIG. 4B. This time TA can be regarded as a stop point of the estimated screw rotation angle θ. Therefore, the closing time point of the backflow prevention valve can be specified by detecting the stopping time point of the estimated screw rotation angle θ free estimated by the equation (4).
次に、図3および図5を用いて、逆流防止弁が正常に閉鎖しなかった場合における、スクリュ回転角度の推定値と逆流防止弁の閉鎖との関係について説明する。図5は、逆流防止弁が正常に閉鎖しなかった状態を説明するグラフである。図5(a)と図5(b)を結ぶ破線は、逆流樹脂によりスクリュに作用する回転力Dとスクリュ回転駆動力Tとが一致した時点を示している。 Next, the relationship between the estimated value of the screw rotation angle and the closing of the backflow prevention valve when the backflow prevention valve is not normally closed will be described with reference to FIGS. 3 and 5. FIG. 5 is a graph for explaining a state in which the backflow prevention valve is not normally closed. A broken line connecting FIG. 5A and FIG. 5B indicates a point in time when the rotational force D acting on the screw by the backflow resin coincides with the screw rotation driving force T.
図3(b)に示すように逆流防止弁が開いた状態で射出を開始すると、逆流した樹脂によってスクリュが逆回転させられるため、図5(b)に示されるように検出スクリュ回転角度θおよび推定スクリュ回転角度θfreeはともに増大する。
その後、スクリュが前進しても逆流防止弁が閉鎖方向に移動せず、樹脂の流路が狭くならない場合は、樹脂の逆流がおさまらないため、図5(a)に示されるようにスクリュに作用する回転力Dは小さくならない。このとき、スクリュ回転角度を保持するようにスクリュ回転駆動力Tを制御しているため、逆流樹脂によるスクリュに作用する回転力Dに対してスクリュ回転駆動力Tが上回ると、図5(b)に示されるように、やや遅れて検出スクリュ回転角度θは増加傾向から減少傾向に転じ、検出スクリュ回転角度にピークPAが発生する。
このように、検出スクリュ回転角度θにピークPAが発生しても、逆流防止弁が正常に閉鎖していない場合がある。よって、検出スクリュ回転角度θにピークPAが発生した場合でも、逆流防止弁が正常に閉鎖したと判断することはできない。
As shown in FIG. 3 (b), when the injection is started with the backflow prevention valve opened, the screw is reversely rotated by the backflowed resin. Therefore, as shown in FIG. 5 (b), the detected screw rotation angle θ and Both the estimated screw rotation angle θ free increases.
After that, even if the screw moves forward, the backflow prevention valve does not move in the closing direction, and the resin flow does not narrow, so that the backflow of the resin does not stop, so that it acts on the screw as shown in FIG. The rotational force D that is generated does not decrease. At this time, since the screw rotation driving force T is controlled so as to maintain the screw rotation angle, if the screw rotation driving force T exceeds the rotation force D acting on the screw by the backflow resin, FIG. As shown in FIG. 2, the detected screw rotation angle θ slightly shifts from an increasing tendency to a decreasing tendency, and a peak PA occurs at the detected screw rotating angle.
Thus, even if the peak PA occurs at the detection screw rotation angle θ, the backflow prevention valve may not be normally closed. Therefore, even when the peak PA occurs at the detection screw rotation angle θ, it cannot be determined that the backflow prevention valve is normally closed.
一方、推定スクリュ回転角度θfreeは、数4式によりスクリュ回転角度を推定したものであるため、スクリュに作用する回転力Dに対してスクリュ回転駆動力Tが上回った後においても、図5(b)に示されるように推定スクリュ回転角度θfreeは増加を続ける。
そして、その後も逆流防止弁が閉鎖しない場合は、推定スクリュ回転角度θfreeは増加を続ける。
よって、推定スクリュ回転角度θfreeが停止したかどうか(推定スクリュ回転角度θfreeが変化しない)を検出することにより、逆流防止弁が正常に閉鎖したかどうかを特定することができる。
On the other hand, the estimated screw rotation angle θ free is obtained by estimating the screw rotation angle by the equation (4). Therefore, even after the screw rotation driving force T exceeds the rotation force D acting on the screw, FIG. As shown in b), the estimated screw rotation angle θ free continues to increase.
Then, if the backflow prevention valve does not close after that, the estimated screw rotation angle θ free continues to increase.
Therefore, by detecting whether or not the estimated screw rotation angle θ free has stopped (the estimated screw rotation angle θ free does not change), it is possible to specify whether or not the backflow prevention valve has been normally closed.
さて、図3に関する説明の中で記述したように、樹脂の種類によっては、逆流防止弁が閉鎖した後もしばらくの間はスクリュのフライト部(フライト間の溝部6、図2参照)に残存した逆流樹脂によってスクリュが逆回転させられることがある。この場合には、逆流防止弁の閉鎖時点を推定スクリュ回転速度θ’freeのピーク発生時点として検出することを、図6を用いて説明する。
Now, as described in the explanation related to FIG. 3, depending on the type of resin, even after the check valve is closed, it remains in the flight part of the screw for a while (see the
図6は、逆流防止弁が正常に閉鎖した状態を説明するグラフである。図6(a)は回転力と時間との関係を示すグラフである。図6(a)の一点鎖線は逆流樹脂によりスクリュに作用する回転力D、実線はスクリュ回転駆動力Tを表す。図6(b)は推定スクリュ回転速度および推定スクリュ回転角度と時間との関係を示すグラフである。図6(b)の二点破線の波形は、推定スクリュ回転速度θ’freeを表す。また、図6(b)の破線の波形は、推定スクリュ回転角度θfreeを表している。図6(a)と図6(b)を結ぶ破線は、逆流樹脂によりスクリュに作用する回転力Dとスクリュ回転駆動力Tとが一致した時点を示している。 FIG. 6 is a graph for explaining a state in which the check valve is normally closed. FIG. 6A is a graph showing the relationship between rotational force and time. The dashed line in FIG. 6A represents the rotational force D acting on the screw by the backflow resin, and the solid line represents the screw rotational driving force T. FIG. 6B is a graph showing the relationship between the estimated screw rotation speed and the estimated screw rotation angle and time. A waveform indicated by a two-dot broken line in FIG. 6B represents the estimated screw rotation speed θ ′ free . Moreover, the waveform of the broken line of FIG.6 (b) represents estimated screw rotation angle (theta) free . A broken line connecting FIG. 6A and FIG. 6B indicates a point in time when the rotational force D acting on the screw by the backflow resin coincides with the screw rotation driving force T.
ここで、推定スクリュ回転速度θ’freeは、数4式により推定した推定スクリュ回転角度θfreeの時間に関する1階微分を計算することで求められる。あるいは、スクリュ回転速度を速度検出手段により求める場合には、数7式に示されるように、該速度検出手段により検出したスクリュ回転速度Vθに、前記検出したスクリュ回転駆動力Tの時間に関する1階積分値をスクリュ回転系のイナーシャIで除算した値を加算することで算出してもよい。
Here, the estimated screw rotation speed θ ′ free is obtained by calculating the first derivative with respect to the time of the estimated screw rotation angle θ free estimated by the equation (4). Alternatively, when the screw rotation speed is obtained by the speed detection means, as shown in
以下、図3と図6を用いて、逆流防止弁が正常に閉鎖した場合における、スクリュ回転速度の推定値である推定スクリュ回転速度θ’freeと逆流防止弁の閉鎖との関係について説明する。 Hereinafter, the relationship between the estimated screw rotation speed θ ′ free that is an estimated value of the screw rotation speed and the closing of the check valve when the check valve is normally closed will be described with reference to FIGS. 3 and 6.
図3(b)に示すように逆流防止弁が開いた状態で射出を開始すると、逆流した樹脂によってスクリュが逆回転させられるため、検出スクリュ回転角度θおよび推定スクリュ回転角度θfreeはともに増大する(図4参照)。
その後、スクリュが前進するにしたがって逆流防止弁がスクリュ後方に移動する。さらに、逆流防止弁が閉鎖すると、樹脂の逆流が無くなる。このとき、逆流防止弁が閉鎖した後もフライトの間の溝部6(図2参照)に残存した逆流樹脂によってスクリュが逆回転させられることがある。
このような場合においては、数4式によって求めた推定スクリュ回転角度θfreeは逆流防止弁が閉鎖した後も増大することになる。よって、実際の逆流防止弁の閉鎖時点に対して、推定スクリュ回転角度θfreeの停止時点が遅れ、正確に一致しないおそれがある。
Figure 3 when the check valve as shown in (b) is a state in starting the injection open, screw by the backflow resin is due to be rotated in reverse, the detected screw rotational angle theta and the estimated screw rotation angle theta free increases both (See FIG. 4).
Thereafter, as the screw advances, the backflow prevention valve moves to the rear of the screw. Furthermore, when the backflow prevention valve is closed, the backflow of resin disappears. At this time, the screw may be reversely rotated by the backflow resin remaining in the groove 6 (see FIG. 2) during the flight even after the backflow prevention valve is closed.
In such a case, the estimated screw rotation angle θ free obtained by the
一方、図6(b)に示されるように推定スクリュ回転速度θ’freeは、逆流防止弁が閉鎖するまでは増加傾向にあるが、逆流防止弁が閉鎖してスクリュに作用する回転力Dが小さくなった時点で減少傾向に転じる。よって、このような場合においては、推定スクリュ回転角度θfreeのピーク発生時点と、逆流防止弁の閉鎖時点は略一致する。
以上のように、逆流防止弁が閉鎖した後もしばらくの間はスクリュのフライト部に残存した逆流樹脂によってスクリュが逆回転させられるような場合においては、推定スクリュ回転速度θ’freeのピーク発生時点TBを検出することにより、逆流防止弁の閉鎖時点を特定するようにしてもよい。
On the other hand, as shown in FIG. 6B, the estimated screw rotation speed θ ′ free tends to increase until the backflow prevention valve is closed, but the rotational force D acting on the screw when the backflow prevention valve is closed is reduced. When it gets smaller, it starts to decrease. Therefore, in such a case, the peak occurrence time of the estimated screw rotation angle θ free substantially coincides with the closing time of the backflow prevention valve.
As described above, in the case where the screw is reversely rotated by the reverse flow resin remaining in the flight part of the screw for a while after the check valve is closed, when the estimated screw rotation speed θ ′ free peak occurs You may make it identify the close time of a backflow prevention valve by detecting TB.
図7は、本発明の実施形態の要部ブロック図である。
スクリュ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1の先端には、逆流防止弁3,チェックシート4からなる逆流防止機構を備える(図1参照)。
FIG. 7 is a principal block diagram of an embodiment of the present invention.
A nozzle 9 is attached to the tip of the
スクリュ1は計量用サーボモータ10により伝動機構12を介して回転駆動されるようになっており、さらにスクリュ1は、射出用サーボモータ11により伝動機構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によって軸方向に駆動され、射出及び背圧制御がなされるように構成されている。
The
計量用サーボモータ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1の回転角度、スクリュ1の回転速度、スクリュ1の位置(スクリュ軸方向の位置)、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。
Positioning /
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。
A
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自動運転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。
A
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、該CPU25からの指令に基づいて、計量用サーボモータ10を駆動するサーボアンプ34や、射出用サーボモータ11を駆動するサーボアンプ35が接続されている。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。
The
サーボCPU25は、CNCCPU22から指令される各軸(計量用サーボモータ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、検出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ともに、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。また、少なくとも位置・速度検出器16からフィードバックされた計量用サーボモータ10の回転位置を記憶する現在位置レジスタが設けられ、該サーボモータ10の回転位置によって、スクリュ1の回転方向の角度(スクリュ回転角度)を検出できるようにされている。
また、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1にかかる樹脂圧力)が入力されている。なお、型閉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には関係しないことから、図7では記載を省略している。
The
The
液晶表示装置や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。
An
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CPU25は、各軸(計量用サーボモータ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16,17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、いわゆるデジタルサーボ処理を実行する。本実施形態では、スクリュ回転駆動力Tは、回転を駆動するモータの電流に基づいて求めることができる。また、油圧式の射出成形機にあっては回転を駆動する油圧装置バルブ開度に基づいて求めてもよいし、回転を駆動するトルク指令値に基づいて求めてもよい。スクリュ回転駆動力Tおよびスクリュ回転角度θは射出工程中に所定のサンプリング周期で検出する。
With the above-described configuration, the PMC CPU 21 controls the sequence operation of the entire injection molding machine, and the
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なく、従来の制御装置と異なる点は、計量工程終了後に、スクリュを前進させてスクリュ前進中にスクリュ回転角度を保持制御しながらスクリュ回転駆動力Tとスクリュ回転角度θを検出し、前記検出したスクリュ回転駆動力Tとスクリュ回転角度θとに基づいて、スクリュを回転自在にした場合の推定スクリュ回転角度θfreeを求め、さらに推定スクリュ回転速度θ’freeを算出する機能、射出開始からの推定スクリュ回転角度の変化量、およびこれらを時系列的に記憶する機能が付加されていることである。 The configuration described above is the same as that of a conventional control unit for an electric injection molding machine. The difference from the conventional control device is that the screw is advanced after the metering process and the screw rotation angle is held and controlled while the screw is moving forward. The rotational driving force T and the screw rotational angle θ are detected, and based on the detected screw rotational driving force T and the screw rotational angle θ, an estimated screw rotational angle θ free when the screw is rotatable is obtained and further estimated. A function for calculating the screw rotation speed θ ′ free , a change amount of the estimated screw rotation angle from the start of injection, and a function for storing these in time series are added.
さらには、推定スクリュ回転角度θfree、あるいは、推定スクリュ回転速度θ’freeに基づいて、逆流防止弁の閉鎖位置を特定したり、該閉鎖位置から派生して求められる、スクリュ前進開始からの推定スクリュ回転角度の変化量、スクリュ前進開始からの経過時間、スクリュ位置、スクリュ前進開始からのスクリュ位置の変化量、樹脂圧力等の物理量を検出する機能、これらの物理量や、推定スクリュ回転角度θfree、推定スクリュ回転速度θ’freeを射出成形機の表示装置に表示する機能も付加されていることである。 Further, based on the estimated screw rotation angle θ free or the estimated screw rotation speed θ ′ free , the closed position of the backflow prevention valve is identified or estimated from the start of screw advancement, which is derived from the closed position. Change amount of screw rotation angle, elapsed time from start of screw advancement, screw position, change amount of screw position from start of screw advancement, function to detect physical quantity such as resin pressure, these physical quantity and estimated screw rotation angle θ free In addition, a function of displaying the estimated screw rotation speed θ ′ free on the display device of the injection molding machine is also added.
樹脂の逆流量が多い場合は、逆流した樹脂によってスクリュに作用する回転力が大きくなり、また逆流している時間も長くなるため、推定スクリュ回転角度θfreeも大きくなる。よって、上記射出開始からの推定スクリュ回転角度θfreeの変化量から、樹脂の逆流量を検出する機能を持たせてもよい。また、推定スクリュ回転速度θ’freeのピーク発生時点までのスクリュ回転角度に基づいて樹脂の逆流量を検出する機能を持たせてもよい。
前記検出した樹脂の逆流量に基づいて良否判定を行う機能、前記検出した樹脂の逆流量に基づいて逆流防止弁の磨耗量を推定する機能、あるいは、前記検出した樹脂の逆流量に基づいて射出工程の制御のために設定されたスクリュ位置を補正する機能を持たせてもよい。
When the back flow rate of the resin is large, the rotational force acting on the screw due to the back flowed resin increases, and the backflow time also increases, so the estimated screw rotation angle θ free also increases. Therefore, a function of detecting the reverse flow rate of the resin from the amount of change in the estimated screw rotation angle θ free from the start of injection may be provided. Further, a function of detecting the reverse flow rate of the resin based on the screw rotation angle up to the peak occurrence time of the estimated screw rotation speed θ ′ free may be provided.
A function for judging pass / fail based on the detected reverse flow of the resin, a function for estimating the wear amount of the check valve based on the detected reverse flow of the resin, or an injection based on the detected reverse flow of the resin You may give the function which correct | amends the screw position set for process control.
前記推定スクリュ回転角度θfreeの変化を表示装置の画面に波形表示することで、表示された波形のパターンに基づいて、逆流防止弁が射出工程の途中で閉鎖した場合、最後まで閉鎖しなかった場合を判断することができる。例えば、図4(b)のように、射出工程の途中までは推定スクリュ回転角度が増加し、途中からは変化しなくなる波形パターンの場合は、射出工程の途中で逆流防止弁が閉鎖したと判断できる。図5(b)のように、射出工程の最初から最後まで推定スクリュ回転角度が増加し続ける波形パターンの場合は、逆流防止弁が射出工程の最後まで閉鎖しなかったと判断できる。 By displaying the change in the estimated screw rotation angle θ free on the screen of the display device as a waveform, when the backflow prevention valve is closed during the injection process based on the displayed waveform pattern, it was not closed until the end. The case can be judged. For example, as shown in FIG. 4B, in the case of a waveform pattern in which the estimated screw rotation angle increases until the middle of the injection process and does not change from the middle, it is determined that the check valve is closed during the injection process. it can. In the case of a waveform pattern in which the estimated screw rotation angle continues to increase from the beginning to the end of the injection process as shown in FIG. 5B, it can be determined that the backflow prevention valve has not been closed until the end of the injection process.
図8は、本発明における1成形サイクルの処理のアルゴリズムを示すフローチャートである(スクリュ回転角度が停止した時点によって逆流防止弁の閉鎖を判定する場合)。連続成形のためのサイクルスタート指令が入力されると、図7に示されるPMCCPU21は図8に示される処理を開始する。以下、各ステップに従って説明する。 FIG. 8 is a flowchart showing an algorithm of processing in one molding cycle according to the present invention (when it is determined that the backflow prevention valve is closed based on when the screw rotation angle is stopped). When a cycle start command for continuous molding is input, the PMCCPU 21 shown in FIG. 7 starts the processing shown in FIG. Hereinafter, it demonstrates according to each step.
まず、図示省略した型締用サーボモータを駆動制御し型閉工程を実行する(ステップSA100)。設定型締力が発生するまで金型が閉じられると、射出・保圧工程を開始させ、サーボCPU25によりサーボアンプ35を介して射出用サーボモータ11を駆動制御し、スクリュ1を前進(図7中左側方向)させ、シリンダ7内のスクリュ1の前方に溜まった溶融樹脂を金型内に射出させる(ステップSA101)。
First, a mold closing servo motor (not shown) is driven and controlled to execute a mold closing process (step SA100). When the mold is closed until the set clamping force is generated, the injection / holding process is started, and the
この射出・保圧工程の射出中、スクリュ回転角度を保持制御しながらスクリュ回転駆動力Tおよびスクリュ回転角度θを所定サンプリング周期毎に検出し記憶手段に記憶する(ステップSA102)。ステップSA102で検出した、スクリュ回転駆動力Tおよびスクリュ回転角度θを用いて、スクリュを回転自在にした場合のスクリュ回転角度を推定し、推定スクリュ回転角度θ(n)freeとして記憶手段に記憶する。推定スクリュ回転角度θ(n)freeは、前述した数式4に基づいて所定サンプリング周期毎に求める(ステップSA103)。ステップSA103で求められた推定スクリュ回転角度θ(n)freeを波形と数値で表示装置に表示する(ステップSA104)。表示装置には、プロットした波形のみの表示、数値のみの表示、あるいはその両方の表示を適宜選択して行なってもよい。 During the injection / holding step, the screw rotation driving force T and the screw rotation angle θ are detected and stored in the storage means while maintaining and controlling the screw rotation angle (step SA102). Using the screw rotation driving force T and the screw rotation angle θ detected in step SA102, the screw rotation angle when the screw is rotatable is estimated and stored in the storage means as the estimated screw rotation angle θ (n) free. . The estimated screw rotation angle θ (n) free is obtained for each predetermined sampling period based on the above-described equation 4 (step SA103). The estimated screw rotation angle θ (n) free obtained in step SA103 is displayed on the display device as a waveform and a numerical value (step SA104). For the display device, display of only the plotted waveform, display of only the numerical value, or display of both may be selected as appropriate.
ステップSA103で求めた推定スクリュ回転角度θ(n)freeが停止したか否か判断し、停止した場合にはステップSA106ヘ移行し、停止していない場合にはステップSA108へ移行する(ステップSA105)。
推定スクリュ回転角度θ(n)freeが停止したことは、前述したように逆流防止弁が閉鎖したと見なすことから、この推定スクリュ回転角度θ(n)freeが停止した時点を、逆流防止弁の閉鎖時点として表示装置に表示する(ステップSA106)。
It is determined whether or not the estimated screw rotation angle θ (n) free obtained in step SA103 is stopped. If stopped, the process proceeds to step SA106, and if not stopped, the process proceeds to step SA108 (step SA105). .
The estimated screw rotational angle θ (n) free is stopped, since regarded as the check valve as described above were closed, the time of this estimated screw rotational angle theta of (n) free stops, the check valve Displayed on the display device as the closing time (step SA106).
次に、逆流防止弁が閉鎖した時点における物理量を取得する(ステップSA107)。この物理量としては、前記推定スクリュ回転角度θfree、スクリュ前進開始からの前記推定スクリュ回転角度θfreeの変化量、スクリュ前進開始からの経過時間、スクリュ位置、スクリュ前進開始からのスクリュ位置の変化量(移動距離)、樹脂圧力のうち、少なくとも1つの物理量である。 Next, the physical quantity at the time when the check valve is closed is acquired (step SA107). The physical quantity includes the estimated screw rotation angle θ free , the amount of change in the estimated screw rotation angle θ free from the start of screw advancement, the elapsed time from the start of screw advancement, the screw position, and the amount of change in the screw position from the start of screw advancement. It is at least one physical quantity among (moving distance) and resin pressure.
次に、射出が完了したか否かを判断し、完了していない場合にはステップSA102に戻り処理を継続し、完了した場合にはステップSA109へ移行する(ステップSA108)。ステップSA108で射出完了と判断されると、射出中に逆流防止弁が閉鎖したか否か判断し、射出中に逆流防止弁が閉鎖した場合にはステップSA112へ移行し、閉鎖していない場合にはステップSA110へ移行し(ステップSA109)、逆流防止弁が閉鎖しなかったことを表示装置に表示し(ステップSA110)、良否判別の結果を不良品とするアラームを出力し(ステップSA111)、計量、型開き、成形品の取り出し工程を実行し(ステップSA112)、この回の成形サイクルを終了する。 Next, it is determined whether or not the injection has been completed. If the injection has not been completed, the process returns to step SA102 to continue the process. If completed, the process proceeds to step SA109 (step SA108). If it is determined in step SA108 that the injection is completed, it is determined whether or not the backflow prevention valve is closed during the injection. If the backflow prevention valve is closed during the injection, the process proceeds to step SA112. Shifts to step SA110 (step SA109), displays on the display device that the backflow prevention valve has not been closed (step SA110), outputs an alarm indicating that the result of pass / fail judgment is defective (step SA111), and measures Then, the mold opening and molded product take-out process is executed (step SA112), and this molding cycle is completed.
図9は、本発明における1成形サイクルの処理のアルゴリズムを示すフローチャートである(推定スクリュ回転速度θ’freeのピーク発生時点によって逆流防止弁の閉鎖を判定する場合)。図9に示されるフローチャートの図8に示されるフローチャートと相違する点を説明する。 FIG. 9 is a flowchart showing an algorithm for processing in one molding cycle according to the present invention (when the closing of the check valve is determined based on the peak occurrence time of the estimated screw rotation speed θ ′ free ). The difference between the flowchart shown in FIG. 9 and the flowchart shown in FIG. 8 will be described.
ステップSB103では、推定スクリュ回転角度θ(n)freeを推定し、該推定スクリュ回転角度θ(n)freeから推定スクリュ回転速度θ’(n)freeを算出し記憶手段に記憶する。
ステップSB104では、ステップSB103で算出した推定スクリュ回転速度θ’(n)freeを波形と数値で表示する。表示装置には、プロットした波形のみの表示、数値のみの表示、あるいはその両方の表示を適宜選択して行なってもよい。
ステップSB105では、ステップSB103で算出した推定スクリュ回転角速度θ’(n)freeがピーク発生時点か否かを判断し、ピーク発生時点でなければステップSB108へ移行し、ピーク発生時点であればステップSB106へ移行し、逆流防止弁の閉鎖時点を表示装置に表示する。
その他のステップは、図8に関する説明と同様であるので、記載を省略する。
In step SB103, the estimated screw rotation angle θ (n) free is estimated, and the estimated screw rotation speed θ ′ (n) free is calculated from the estimated screw rotation angle θ (n) free and stored in the storage means.
In step SB104, the estimated screw rotation speed θ ′ (n) free calculated in step SB103 is displayed as a waveform and a numerical value. For the display device, display of only the plotted waveform, display of only the numerical value, or display of both may be selected as appropriate.
In step SB105, it is determined whether or not the estimated screw rotation angular velocity θ ′ (n) free calculated in step SB103 is a peak occurrence time. If it is not a peak occurrence time, the process proceeds to step SB108. And the time point when the check valve is closed is displayed on the display device.
The other steps are the same as those described with reference to FIG.
ここで、図8および図9のフローチャートを補足して説明する。
図8のステップSA102におけるスクリュ回転駆動力Tとスクリュ回転角度θを検出した後、記憶手段に記憶するわけであるが、検出されたスクリュ回転駆動力Tとスクリュ回転角度θとはCNCCPU22に接続されたRAM29にサンプリング周期毎に時系列データとして格納される。ステップSA103では、スクリュを回転自在にした場合の推定スクリュ回転角度θ(n)freeを求め、推定スクリュ回転角度θ(n)freeをRAM29に、前述のスクリュ回転駆動力T、スクリュ回転角度θと関連づけて記憶する。
Here, the flowcharts of FIGS. 8 and 9 will be supplementarily described.
After detecting the screw rotation driving force T and the screw rotation angle θ in step SA102 in FIG. 8, the screw rotation driving force T and the screw rotation angle θ detected are connected to the
ステップSA105で、推定スクリュ回転角度θ(n)freeが停止したか否かの判断は、ステップSA103で推定したスクリュを回転自在にした場合のスクリュ回転角度θfreeの時系列データから増加しなくなった時点を特定する。増加しなくなった時点は、例えば、前回の周期で得られたデータと今回の周期で得られたデータとを比較することによって判別できる。 In step SA105, whether or not the estimated screw rotation angle θ (n) free has stopped is no longer increased from the time series data of the screw rotation angle θ free when the screw estimated in step SA103 is made rotatable. Identify the time. The point of time when the increase no longer occurs can be determined, for example, by comparing the data obtained in the previous cycle with the data obtained in the current cycle.
また、ステップSA107で物理量を取得するが、射出開始時点でのスクリュ回転角度、射出開始時点の時刻、射出開始時点のスクリュ位置はそれぞれ検出され、RAM23に格納しておく。
Further, the physical quantity is acquired in step SA107. The screw rotation angle at the injection start time, the time at the injection start time, and the screw position at the injection start time are respectively detected and stored in the
1 スクリュ
2 スクリュヘッド
3 逆流防止弁
4 チェックシート
5 フライト
6 溝部
7 シリンダ
20 制御装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
スクリュ前進中にスクリュ回転角度を保持制御しながらスクリュ回転駆動力とスクリュ回転角度を検出し、前記検出したスクリュ回転駆動力とスクリュ回転角度とに基づいてスクリュを回転自在にした場合の推定スクリュ回転角度を推定するスクリュ回転角度推定手段と、
前記スクリュ回転角度推定手段により推定した推定スクリュ回転角度を用いて逆流防止弁の閉鎖時点を検出する閉鎖判別手段と、
を備えたことを特徴とする射出成形機。 In an injection molding machine having a screw including a backflow prevention valve, a rotation driving means for rotating the screw, a rotation driving force detecting means for detecting a rotation driving force of the screw rotation, and a rotation angle detecting means for detecting a screw rotation angle ,
Estimated screw rotation when the screw rotation driving force and screw rotation angle are detected while holding the screw rotation angle while the screw is moving forward, and the screw is made rotatable based on the detected screw rotation driving force and screw rotation angle. A screw rotation angle estimating means for estimating an angle;
Closure determination means for detecting the closing time of the check valve using the estimated screw rotation angle estimated by the screw rotation angle estimation means,
An injection molding machine characterized by comprising:
前記物理量検出手段により検出された物理量のうち少なくとも1つを表示する表示手段と、を備えることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の射出成形機。 The estimated screw rotation angle, the amount of change in the estimated screw rotation angle from the start of screw advancement, the elapsed time from the start of screw advancement, the screw position, and the start of screw advancement when the backflow prevention valve detected by the closing determination means is closed A physical quantity detecting means for detecting at least one of the change amount of the screw position from the resin pressure and the physical quantity at the time when the backflow prevention valve is closed;
The injection molding machine according to any one of claims 1 to 5, further comprising display means for displaying at least one of the physical quantities detected by the physical quantity detection means.
スクリュ前進中にスクリュ回転角度を保持制御しながら所定サンプリング周期毎にスクリュ回転駆動力とスクリュ回転角度を検出し、
前記検出したスクリュ回転駆動力とスクリュ回転角度とに基づいてスクリュを回転自在にした場合の推定スクリュ回転角度を所定サンプリング周期毎に求め、
前記表示装置の表示画面に前記推定スクリュ回転角度の波形パターンを表示し、逆流防止弁の閉鎖状態を判別可能とする逆流防止弁閉鎖状態判別方法。 A screw having a backflow prevention valve, a rotational drive means for rotationally driving the screw, a rotational drive force detecting means for detecting the rotational drive force of the screw rotation, a rotational angle detecting means for detecting the screw rotational angle, and an injection having a display device In the molding machine,
While maintaining the screw rotation angle during screw advancement, the screw rotation driving force and the screw rotation angle are detected every predetermined sampling period.
Obtaining an estimated screw rotation angle for each predetermined sampling period when the screw is rotatable based on the detected screw rotation driving force and screw rotation angle;
A backflow prevention valve closed state determination method for displaying a waveform pattern of the estimated screw rotation angle on a display screen of the display device, and making it possible to determine a closed state of the backflow prevention valve.
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