JPH01249420A - 射出成形機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は射出成形機の制御方法、特に計量終了後におけ
るスクリュの制御方法に関する。

〔背景技術〕

一般に、インラインスクリュ式射出成形機は、後部に成
形材料を供給するホッパを配した加熱筒を備え、この加
熱筒に進退及び回転が制御されるスクリュを内挿して構
成する。そして、計量工程ではスクリュを回転させてス
クリュ面方に溶融樹脂材料を蓄積するとともに、射出工
程ではスクリュを前進させて金型への射出充填を行う。

このため、射出速度や射出圧力（保圧圧力）等を正確に
制御することは、高精度、高品質、かつ安定した成形品
を確保する上で極めて重要となる。　　　　　”〔発明
が解決しようとする問題点〕 ところで、このようなインラインスクリュ式射出成形機
は次のような問題点がある。

まず、成形材料に起因する問題である。

第４図に示すように、スクリュ６Ｉを内挿した加熱筒６
２には、スクリュ６１の軸方向に対し垂直方向に形成し
た材料供給路（ホッパ）６３から成形材料Ｗが供給され
る。この場合、成形材料Ｗとして固形材料（ペレット）
、特にアクリル樹脂、ポリカーボネイト樹脂、ガラス入
り樹脂等のように硬質材料であって、しかも、スクリュ
６１の溝部６１ｄの深さが成形材料Ｗの大きさに比べて
浅い場合には、スクリュ６１の前進時（矢印へ方向）に
、材料供給路６３の下端エツジ６４とスクリュ６１の山
部６１ｈによって溝部６１ｄに存在する固形材料が剪断
され、スクリュ６Ｉに対して抵抗力が発生する。

また、計量終了後のスクリュ回転方向の停止位置、即ち
、射出開始位置は成形サイクル毎にも異なるため、結局
、この場合にも成形材料Ｗの配列状態、密度、数屯等に
違いを生じ、スクリュ６１に対する抵抗力発生位置かシ
ョット毎にバラついてしまう。この状態を第３図及び第
５図を用いて説明する。第３図中Ｒ１，Ｒ２、Ｒ３で示
す点線は、従来の射出成形機における射出工程の時間対
射出圧力の代表的実測値を三回分示したものである。こ
れより明らかなように、射出圧力の波形は三回とも大き
くバラついている。なお、このときの条件は直径１９ｍ
ｍのスクリュに上りＰＭＭＡ樹脂（メタクリル樹脂）を
成形した。一方、第５図は一定の射出速度でパージング
射出、即ち、ノズルタッチ後に計量し、この後射出ノズ
ルを後退させて射出するいわゆる空打ちを行ったときの
射出圧力の連続する三回分の実測値を示す。これより明
らかなように、空打ち時には各ショット毎に数回の山形
波形が記録されるが、山と山の間隔はほぼ等しく規則的
である。即ち、Ｓ　ｌ　ａｓｓ　ｌ　ｂ＃　Ｓ　２　ａ
　＃　Ｓ　２　ｂ　＃　Ｓ　３　ａとなる。山形波形か
ら算出される圧力を射出力へ換算すれば５０〜２゜Ｏｋ
ｇにも達し、射出力が３トン以下の小型射出成形機では
無視できない大きな値となる。

一方、射出成形機側に起因する問題がある。即ち、金型
キャビティ内部における樹脂圧力を直接検出できれば理
想的であるが、現実には技術的にも困難を伴うため、通
常は圧力センサを駆動部側に配設している。例えば、油
圧式射出成形機の場合には、射出シリンダ内の油圧を液
圧センサ等の圧カセンザにより検出し、また、電動式射
出成形機の場合には、スクリュの反力をロードセル等の
圧力センサによって検出している。そして、圧力センサ
からの検出信号（検出値）と射出圧力（保圧圧力）の設
定値が一致するようにクローズトループによる制御を行
っている。

しかし、このような圧力検出方法ではスクリュ６１の性
力に存在する溶融樹脂材料の圧力に加え、前述した材料
供給路６３付近の成形材料Ｗに基づく抵抗をも検出して
しまう。結局、当該抵抗のバラつきは直接的に圧力セン
サの検出値に影響し、クローズトループ制御にも拘わら
ず、本来検出すべき溶融樹脂の圧力を正確に検出できず
、高品質で高精度、かつ安定した成形品を得ることがで
きない問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上述した問題点を解決した射出成形機の制御方
法の提供を目的とするもので、以下に示す制御方法によ
って達成される。

即ち、本発明に係る射出成形機の制御方法は、特に、イ
ンラインスクリュ式射出成形機に適用し、計量終了後に
、さらにスクリュ２を所定角度回転させ、射出開始位置
におけるスクリュ２の山部（溝部）の位置（回転方向位
置）Ｍを加熱筒３に対し同一位置となるように成形サイ
クル毎に制御することを特徴としている。この場合、計
量終了時に、スクリュ２を進退方向に固定するとともに
、スクリュ２を計量時の回転方向に対し逆方向へ回転さ
せ、スクリュ２の回転角度の実測値と予め設定した設定
値を一致させるように制御する。また、必要により、射
出時においてスクリュ２を、計１時の回転方向に対し逆
方向へ所定速度で回転させる制御を併用することができ
る。

〔作　　用〕

次に、本発明の作用について説明する。

本発明に係る制御方法は、射出開始位置におけるスクリ
ュ２の山部の位ｉＭが成形サイクル毎に同一となるため
、射出工程における射出圧力の波形パターンが各成形サ
イクル毎にほぼ同じとなる。

よって、成形材料がスクリュ２の前進に伴って剪断され
る際の抵抗は、各成形サイクル毎にバラつきがなくなり
、成形の均一化が図れる。

〔実　施　例〕

以下には本発明に係る好適な実施例を図面に基づき詳細
に説明する。

まず、本発明方法を実施できるインラインスクリュ式射
出成形機の原理構成について第１図を参照して説明する
。同図は射出成形機における射出装置の模式的ブロック
回路図を示す。

３は加熱筒であり、前端に射出ノズル１２を備えるとと
もに、後部上端に成形材料を加熱筒３内へ供給するホッ
パ１３を備える。加熱筒３にはスクリュ２を内挿する。

スクリュ２の後端はスクリュ回転軸１４に結合し、さら
にスクリュ回転軸１４はベースブロック１５の前端に回
動自在かつ軸方向へ変位自在に連結する。また、ベース
ブロックＩ５とスクリュ回転軸１４間には射出圧力を検
出するロードセル１６を介設する。そして、ロードセル
１６の検出情報は中央制御部２２へ付与する。なお、中
央制御部２２はＣＰＵ、ＲＡＭ。

ＲＯＭ等から構成するマイクロコンピュータ機能を備え
る制御装置である。一方、スクリュ回転軸１４には被動
ギア１７を設け、タイミングベルト１８を介して計量用
サーボモータ１９のシャフトに設けた駆動ギア２０に接
続する。中央制御部２２はモータ制御部２１を介して当
該サーボモータ１９を駆動制御する。また、サーボモー
タ１９にはタコメータジェネレータ２３を付設し、同モ
ータ１９の回転速度を検出することによってクローズト
ループによる速度制御を行う。さらにまた、スクリュ回
転軸１４には回転軸ギア２４を設け、このギア２４はタ
イミングベルト２７を介してスクリュ回転角度を検出す
るアブソリュートエンコーダ２５のンヤフトに設けたエ
ンコーダギア２６に接続する。そして、同エンコーダ２
５の検出情報は比較器２８に付与し、スクリュ回転角度
設定器２９において予め設定された回転角度の設定値と
比較し、そのエラー情報を中央制御部２２に付与する。

他方、ベースブロック１５の後端にはボールネノ機横３
０を介して進退駆動軸３１を連結する。

進退駆動軸３１は正逆回転により、ベースブロック１５
を軸方向へ進退検力できる。進退駆動軸３１の後端には
被動ギア３２を設け、タイミングベルト３３を介して射
出用サーボモータ３４のシャフトに設けた駆動ギア３５
に接続する。中央制御部２２はモータ制御部３６を介し
てサーボモータ３４を駆動制御する。また、サーボモー
タ３４にはパルスエンコーダ３７を付設し、スクリュ位
置及び射出速度の検出情報を中央制御部２２へ付与する
。

次に、本発明に係る射出成形機の制御方法を含む成形工
程について説明する。

まず、計量工程では中央制御１２２から計渚、指令信号
及び計量値信号をモータ制御回路２１へ付与し、計量用
サーボモータ１９を正回転駆動して計量を行う。

計量が終了すると、中央制御部２２は射出用サーボモー
タ３４にロック指令を付与し、スクリュ２を進退方向に
固定する。一方、アブソリュートエンコーダ２５からは
スクリュ２の回転角度が検出される。検出された実測値
は比較器２８に付与され、スクリュ回転角設定器２９の
設定値と比較してそのエラー情報が中央制御部２２に付
与される。この結果、中央制御部２２はモータ制御回路
２１に計渚時の回転方向に対し逆方向の回転指令を与え
、当該エラー情報が零になるまで計量用サーボモータ１
９を駆動制御する。以上の制御は成形サイクル毎に行う
。よって、射出開始位置におけるスクリュ２の山部（溝
部）の位置（回転方向位置）を加熱筒３に対して同一と
することができ、成形サイクル毎に一致させることがで
きる。即ち、第２図のように、ホッパ１３を平面から見
た場合、ホッパ１３に現れるスクリュ２の山部２ｈの位
置Ｍが少なくとも加熱筒３の前後方向所定位置Ｈに対し
て一致するように制御する。なお、仮想線２Ｓは山部２
ｈが本来の制御すべき位置からズしている場合を示して
いる。

一方、同様の制御を計備中に行うこともできる。

即ち、計１工程において、スクリュ２の位置が計量設定
値になったら、スクリュ２の回転速度を低速に制御し、
この後、スクリュ回転角度の実測値が設定値に一致した
なら、スクリュ２の回転を停止して計量工程を終了させ
ればよい。保圧切換をスクリュ位置によって行なう射出
制御方法の場合には計量終了後のスクリュ位置を検出し
、この検出結果によって計量誤差の補正値を演算するこ
とにより、保圧切換位置の設定値を自動補正すればよい
。

また、スクリュ回転角度の設定値は射出ストロークエン
ド或はその近傍において成形材料がスクリュ２の山部と
材料供給路の下端エツジとの間に挟まれない値がより望
ましい。このため、材料供給路に近接スイッチ等を配設
し、射出ストロークエンド時にスクリュ２の山部の位置
を検出するとともに、スクリュ２のピッチから自動演算
してスクリュ回転角度の設定値を与えればよい。

一方、以上の工程が終了すると射出工程へ移行する。射
出工程においては金型（不図示）の型は終了に基づいて
中央制御部２２から射出指令信号及び射出速度指令信号
をモータ制御回路３６へ付与する。これにより、射出用
サーボモータ３４が回転しスクリュ２を前進せしめ、射
出充填が行われる。

なお、この際、中央制御部２２は計量用サーボモータ１
９を駆動制御し、スクリュ２を計遣時の回転方向に対し
逆方向へ回転させることが望ましい。これにより、射出
工程でのスクリュ２は設定速度で前進すると同時に、設
定された所定速度で逆回転する。この場合、スクリュ回
転角度を常に設定値に一致させるように制御すれば、ス
クリュ２の前進に対してスクリュ２の山部の軸方向にお
ける見掛上の移動を停止（又は著しく小さくすることが
）できる。

一方、スクリュ２が保圧切換位置まで移動すると保圧制
御が行われ、所定時間が経過すると、各サーボモータ１
９．３４の各制御信号がＯＦＦとなり、射出工程は全て
終了する。

第４図中ＰＩ、Ｐ２、Ｒ３で示す実線は本発明に係る制
御方法を用いた射出工程における時間対射出圧力の実測
値を示す。前述した従来例の実測値を示すＲ１−Ｒ３の
対比から明らかなように、バラつきはほとんどなく、ま
た、射出圧力の絶対値が全体に減少し、大幅な改善効果
を得た。

以上、実施例について詳細に説明したが、本発明はこの
ような実施例に限定されるらのではない。

例えば、実施例ではスクリュ回転角度を検出する手段と
してアブソリュートエンコーダを利用したが、その他、
リミットスイッチ、近接スイッチ、インクリメンタルエ
ンコーダ等を利用したらよい。

また、電動式射出成形機の場合を示したが、射出圧力の
検出を射出シリンダ内の油圧を油圧センサにより検出し
て制御が行われる油圧式射出成形機であっても勿論よい
。その他、構成、手法等において、本発明の要旨を逸脱
しない範囲で任意に変更実施できる。

〔発明の効果〕

このように、本発明に係る射出成形機の制御方法は、計
量終了後に、スクリュを所定角度回転させ、射出開始位
置におけるスクリュの山部（溝部）の位置を加熱筒に対
し同一位置となるように成形サイクル毎に制御するよう
にしたため、次のような効果を得る。

■　成形材料がスクリュと材料供給路（ホッパ）に挟ま
れて剪断される影響が各サイクル毎に同じとなり、成形
品質の均一化と安定化を図れる。また、射出保圧制御を
高精度に行えるため、高品質の成形品を得ることができ
る。

■　成形材料に基づくスクリュと加熱筒内壁間の抵抗に
対し、成形サイクル毎のバラつきを小さくできるため、
油圧センサあるいはロードセルによる間接的圧力検出方
法でも、キャビティ内部の樹脂圧力と略一致する正確で
高精度の圧力検出を行うことかでさる。

■　射出時において、スクリュを逆転させる制御を併用
すれば、理想的な超精密成形、超高品質成形を行うこと
かできる。

【図面の簡単な説明】

第１図二本発明に係る制御方法を実施できる射出成形機
における射出装置の模式的ブ ロック回路図、 第２図：同射出装置におけるホッパ付近を模式％式％ 第３図：本発明方法によって制御した射出工程における
時間対射出圧力の実測図、 第４図：背景技術の問題点を説明する射出装置における
ホッパ付近の縦断面図、 第５図：背景技術の問題点説明用の射出装置を空打ちし
た際の射出圧力の実測図。 尚図面中、 ２：スクリュ　　　　　３：加熱筒 ■（：加熱筒の所定位置　Ｍ：山部の位置第２図 Ｓ 第３図 時間□ 第４図 第５図 時間□ 昭和６３年６月３日 特許庁長官　　小　川　邦　夫　　殿 射出成形機の制御方法 ３、補正をする者 代表者　　島　　喜　　治 ４、代理人 〒３８０　　長野県長野市緑町１３９３−３７、補正の
内容 〔１〕特許請求の範囲を別紙の通り訂正する。 〔２〕明細書第２頁第８行目〜同頁第９行目に記載する
「計量終了後における」を削除する。 〔３〕明細書第６頁第９行目〜同頁第１Ｏ行目に記載す
る「計量終了後に、さらにスクリュ２を所定角度回転さ
せ、」を削除する。 〔４〕明細書第６頁第１７行目に記載する「制御する。 」を「制御するか又は、計貴工程中にスクリュが進退方
向の所定位置に達し、かつスクリュ回転角度の実測値が
設定値に達したらスクリュの回転を停止して計量工程を
終了するように制御する。」に訂正する。 〔５〕明細書第８頁第２行目〜同頁第３行目に記載する
「かつ軸方向へ変位自在に」を削除する。 〔６〕明細書第１１頁第１１行目に記載する「させれば
よい。」を「させればよい。この場合、スクリュ回転角
度を一致させる都合上計量終了時のスクリュ位置にわず
かではあるがバラツキを生じる。 しかし、これは」に訂正する。 〔７〕明細書第１３頁第６行目に記載する「第４図中」
を「第３図中」に訂正する。 〔８〕明細書第１３頁第１７行目に記載する「利用した
」を「利用して」に訂正する。

〔９〕明細書第１４頁第６行目〜同頁第７行目に記載す
る「計量終了後に、スクリュを所定角度回転させ、」を
削除する。 （別　紙） ２、特許請求の範囲 〔１〕インラインスクリュ式射出成形機の制御方法にお
いて、射出開始位置におけるスクリュの山部（溝部）の
位置（回転方向位置）を加熱筒に対し同一位置となるよ
うに成形サイクル毎に制御することを特徴とする射出成
形機の制御方法。 〔２〕計量終了後に、スクリュを進退方向に固定すると
ともに、スクリュを計量時の回転方向に対し逆方向へ回
転させ、スクリュの回転角度の実測値と予め設定した設
定値を一致させるように制御することを特徴とする請求
項１記載の射出成形機の制御方法。 〔４〕インラインスクリュ式射出成形機の制御方法にお
いて、射出開始位置におけるスクリュの山部（溝部）の
位置（回転方向位置）を加熱筒に対し同一位置となるよ
うに成形サイクル毎に制御するとともに、射出時に、ス
クリュを計量時の回転方向に対し逆方向へ所定速度で回
転させることを特徴とする射出成形機の制御方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕インラインスクリュ式射出成形機の制御方法にお
   いて、計量終了後に、スクリュを所定角度回転させ、射
   出開始位置におけるスクリュの山部（溝部）の位置（回
   転方向位置）を加熱筒に対し同一位置となるように成形
   サイクル毎に制御することを特徴とする射出成形機の制
   御方法。 〔２〕計量終了後に、スクリュを進退方向に固定すると
   ともに、スクリュを計量時の回転方向に対し逆方向へ回
   転させ、スクリュの回転角度の実測値と予め設定した設
   定値を一致させるように制御することを特徴とする請求
   項１記載の射出成形機の制御方法。 〔３〕インラインスクリュ式射出成形機の制御方法にお
   いて、計量終了後に、スクリュを所定角度回転させ、射
   出開始位置におけるスクリュの山部（溝部）の位置（回
   転方向位置）を加熱筒に対し同一位置となるように成形
   サイクル毎に制御するとともに、射出時に、スクリュを
   計量時の回転方向に対し逆方向へ所定速度で回転させる
   ことを特徴とする射出成形機の制御方法。