JPH01308612A - 電動式射出成形機の保圧力制御方法 - 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、サーボモータを駆動源として用いた電動式射
出成形機の保圧力制御方法に関Ｊるものである。

〔従来の技術〕

電８機を駆動源として用い、その回転力をねじ軸やリン
ク機構等の機械的手段を用いて推力に変換し、射出を行
なう型式の射出成形機は既に知られている。こ机らの射
出成形機は、回転数の一定な電動間を駆動源に用い、速
度や力の制御には、機械的な変速歯車機構等を使用して
いる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、合成樹脂の割出成形を電動機を駆動源とする
成形機を用いて行なう場合には、速度制御に加えて力の
制御をも必要とし、速度と力の両方の制御を欠くことか
できない。たとえば射出機構の作動について云えば、射
出充填のために射出プランジャは速度制御されて前進し
、はぼ充填が完了した時点から、射出保圧のために圧力
制御に切換えられて、樹脂の冷却収縮に伴な不足分を補
うように制御される。

したがって成形サイクルの内には速度制御領域と力の制
御領域とが存在し、従来性なわれていなかった力の制御
を何等かの手段をもって硝じない限り、電動機を成形機
の駆動源として使用することはできなかった。

このようなことから、電動式射出成形機と称しても、実
施に当っては力の制御のため補助的に油圧力を使用しお
り、厳密には電動力と油圧力の両方を利用するものであ
った。

本発明は上記のことから開発されたものであって、その
目的とするところは、電動機を駆動源とするものであり
ながら、射出保圧時の保圧力の制御を油圧などの他の手
段を用いることなぐ行うことのできる新たな電動式射出
成形機の保圧力制御方法を提供することにある。゛ 〔課題を解決するための手段〕 上記目的による本発明の特徴は、射出ｍ構の駆動源とし
てサーボモータを用い、サーボモータの回転力を伝動機
構を介して射出プランジャの推力に変換し、射出と保圧
とを行なうに当り、保圧工程における保圧力の制御を、
サーボモータの出力１〜ルクを制御することにより行う
ことにある。

［実施例］ 以下本発明を図示の射出成形■を例として詳細に説明す
る。

第１図は型締機構１と射出機構２とをサーボモータを共
通の駆動源とする射出成形機の主たる構造を略示したも
のである。

上記型Ｈ機構１は、機台３の上に向き合わゼに設番プた
一対の固定盤１０．１１と、その固定１１０．ｉｌにわ
たって架設した所要本数のタイバー１２．１２と、亥タ
イバー１２．１２に移動自在に取付けた可動盤１３とを
有する。

上記一方の固定盤１１と可＃Ｊ盤１３との対向面には、
それぞれ金型１４．１４が設けてあり、また可動盤１３
の反対面には外周面にボールねじ溝を施した大口径のプ
ランジャ１５が連結しである。このプランジャ１５は固
定部材となる固定盤１０に玉軸受などを用いて回転自在
に装着した回転盤１６のねじ受にねじ込まれ、回転盤１
６の回動により軸方向に移動する。

このボールねしは伝達効率が高く、起動摩擦が小ざい。

また回転！１６には歯車１７が取付けてあり、この歯車
１７と後記Ｊる伝動歯巾とが噛合している。

上記射出機構２は、射出プランジャを兼ねる射出用のス
クリュ２０を内装した射出加熱筒２１と、射出加熱筒２
１の保持を兼ねる機台３上のハウジング２２とを右Ｊ−
る。該ハウジング２２の内部には、ねじ軸２３を備えた
回動軸２４が横架してあり、そのねじ軸２３に可動部材
２５が螺合しである。またスクリュ２０の後端には、上
記可動部材２５に先端を軸受した延長軸２６が、スクリ
ュ２０と同体に連結しである。

また回動軸２４と延長軸２６には、互に干渉しない位置
にスクリュ前進用の歯車２７とスクリュ回転用の歯車２
８とを有し、更に回動軸２４の端部には、ハウジング壁
部２２ａに固定したヒステリシスブレーキを内装したブ
レーキによる背圧制御装置２９が取付けである。

上記ハウジング２２の下部内は、上記回動軸２４及び延
長軸２６と並行な伝動軸３１が、ハウジング２２を貫通
して設けである。また上記型締機構１の下方にも、上記
プランジャ１５と並行な伝動＠３０が上記一対の固定ａ
　ｉｏ、　１ｉを貫通して設けである。これら型締機構
側と（ト）出機構側との２つの伝動＠３０゜３１は、ク
ラッチ機構３２を介して接離自在に連絡している。

上記クラッチ機構３２は、伝動軸３１の軸端に固定した
クラッチ部材３２ａと、伝動軸３１の延長軸心上配設し
て、ハウジング壁部に貫設したクラッチ軸３２ｂと、該
クラッチ軸３２ｂの内端に固定したカップリング３２ｃ
とからなり、かつ励磁部分はハウジング側に固定しであ
る。そしてそのクラッチ軸３２ｂの外端に伝動軸３０を
接続するための継手３３が取付【ブである。この継手３
３と伝動軸３０の接続は、スプラインまたはキーなどの
軸方向に対しては移動を許容する手段３４をもって行い
、型締機構１対して射出機構２が前進または後退移動す
るときに、互に接続された伝動軸３０．３１がその移動
を阻害しないようにしである。

上記伝動軸３０には、固定盤１０の内側に近接して、上
記回転盤１６の歯車１７と噛合した伝動歯巾３５が取付
りてあり、この伝動歯車３５によって伝動軸３０の回転
力が回転盤１６に伝達され、その回転盤１６と螺合した
上記プランジャ１５が、回転盤１６の回転によって軸方
向に押し出され、可動盤１３を型閉じ方向か或いは型開
き方向に、タイバー１２．１２を案内部材として移０Ｊ
する。

また上記伝動軸３１には、上記歯車２７．２８とそれぞ
れ噛合する伝動歯巾３７．３６がクラップ一部材３８゜
３９を介して設けである。このクラツヂ部材３８．３９
は、上記伝動歯車３６．３７と連絡したカップリングと
、ハウジング側に固定した励磁部とを備え、その内部の
クラッチプレートと励磁部との働きによって、上記伝動
歯車３６．３７と伝動ｔｌｄ１３１との結合或いは解除
がなされるようになっている。

更にまた伝動軸３１のハウジング壁部２２ａから外部に
突出した軸部は、ハウジング壁部２２ａに固定したタコ
メータジェネレータ４１を備えた電気サーボモータ４０
と連結している。

また上記クラッチ機構３２には、型締力を保持するため
の装置４２が設けである。この力保持装置４２は、ハウ
ジング壁部２２ａに固定した電磁年初のブレーキ部材４
２ａと、クラッチ軸側に取（ｑけたカップリング４２ｂ
とから構成されている。

４３はを開停止位置検出器、４４は型開減速位置検出器
、４５は型閉減速位置検出器、４６は低圧型締位置検出
器、４７は強力型締位置検出器、４８は旧聞停止位置検
出器、４９は２次圧切換位置検出器、５０は後退位置検
出器などで、それらは近接スイッチ、リミッ１〜スイッ
プ、光電管などよりなる。

第２図は制御２１１装置を例示するもので、集中制御装
置５１と、サーボモータ４０及びタコメータジェネレー
タ４１とを接続したザーボモータ制陣アンプ５２どの間
に、速度設定器Ｖ　〜■７とトルク設定器Ｆ　〜Ｆ７の
信号切換器５３．５４とが、サーボモー〇 夕４０の１転・逆転指令回路５５と共に並列に設けであ
る。

リーーボモータ制御アンプ５２は、集中制御装置５１の
指令によってサーボモータ４０の正転・逆転、ならびに
回転数（速度）、トルク（電流）Ｑ高値等を制御覆る機
能をもち、タコメータジェネレータ４１の信号をフィー
ドバックし回転数（速度）の閉ループ制御を行なわせる
ものである。

また集中制御装置５１には、上記位置検出器４３〜５０
と時間設定器Ｔ。−Ｔ７、上記力保持装置４２、クラッ
チ機構３２．３８．３９、設定器５６の指令により作１
ＦＩＪする上記スクリュ背圧制御装置２９の制御用アン
プ５１、操作スイッチ５８とが接続してあり、更にまた
集中制御装置５１に接続したコンパレータ５９にサーボ
モータ４０の電流検出器６０と、強力型締検出用の電流
設定器６１及び射出充填検出用の電流設定器６２とが集
中、１制御装置５１からの指令により作動する信号切換
器６３を介して接続しである。

次に型締機構１の制御について説明する。

第３図はサーボモータ４０における回転速度とトルクの
制御関係図で、設定値Ａ、Ｂは正逆回転の主たる作動側
を示した。また速度設定値とトルク設定値はサーボモー
タ４０の最高速度及び最高トルクとをぞれぞれ１００と
して示し、上記設定器Ｖ。

〜Ｖ　及びＦ。〜Ｆ７の作動範囲は、同一符号をちって
示す。

なお電流とトルクは比例関係にある。

更に°また実行値Ａ、Ｂ１を簡略化して示したが、増減
の状態はサーボモータ４０及びサーボモータ制御用アン
プ５２の特性によったり、また機構や【１荷の状態によ
って変化する。

上記制御装置では、共通の設定器Ｖ　　、Ｆ　　により
最高速度と最高ｉ〜シルクが設定され、時間設定器Ｔｏ
により設定された１成形サイクルタイムの範囲にて、集
中制（２１１装貿５１の指令にもとづき図示のように、
各速度設定器ｖ　〜Ｖ５により速度の設定値Δが、また
各トルク設定器Ｆ１〜Ｆ４によってトルク設定ｆａ　Ｂ
がサーボモータ４０の出力トルク上限値として設定され
る。

１、高速型閉 入力によりサーボモータ４０は実行値Ａ１に示すように
、ａ−ｂ間を加速されて■１の設定値Ａまで高速回転す
る。このときサーボモータ４０には加速させるための大
きな起動電流が発生するが始動時以外に大ぎな負荷は１
卦らイ１いから、トルク設定器Ｆ１が作動しても、トル
クは実行値Ｂ１に示すように上胃から下降し、ｂ−ｃ間
は高速となり、可動盤１３は型締方向に高速前進する。

２型閉スローダン 上記可動盤１３が上記位置検出器４５の作動位置に達す
ると、（Ｍ号によって信号切換器５３が作動し、速度設
定器Ｖ２の設定速度に切換ねる。これによりｃ−６間は
減速域となってモータに回生制動が発生しスローダンし
、ｄ−ｅ間は低速どなる。すなわちトルクは減速時には
逆回転トルクがかかる。

３．低圧型締 上記位置検出器４６の作動位置に可！ｅ磐１３が達する
と、信号によって信号切換器５４が作動し、トルク設定
器Ｆ２に切換ねる。このトルク設定値は、上記速度設定
値に必要とするトルクよりも低く設定しであるため、■
２の速度を維持するのに必要な回転速度が得られず、タ
コメータジェネレータ４１によって設定速度になろうと
フィードバックがかかり、リーーボモータ４０の出力を
増大しに゛うとするが、その出力トルクはＦ２のトルク
設定値により上限が規制されているためＦ２以上のトル
クが発生せず、可動盤１３はトルク「２による低力で移
動し、そこに低圧型締が行われる。

したがって、ｅ−ｇ間は速度設定器Ｖ２の作動範囲であ
りながら、１ヘルク設定値との関連によって自動的に力
の制御に切換ねり、速度制御Ｏ領域から力の制御領域■
へと変化する。そして金型間に異物があって、可動盤１
３の前進が制限されるようなときには、上記時間設定器
ＴＩのタイムアツプにより異常信号が光Ｕられて、サー
ボモータ４０への入力は中断されるので金型の破損は防
止される。

４、強力型締 金型１４．１４がほとんど閉じ、可動１１３が上記位置
検出器４７の位置に達し、信号によって速度設定器ｖ３
とトルク設定器Ｆ３とに切換ねる。この位置における速
度設定値はスローダウン速度設定値よりも高く設定され
ている。このとぎには金型１４゜１４は既に接している
か、または接する直前にあり、Ｖ３におけるような高い
速度の設定は不要と思われるが、これは強力型締の立上
りを短時間にて行うためである。

上記金型相互が完全に接し、可動盤１３の前進が阻止さ
れると、速度実行値△１はＯ値となるためサーボモータ
４０は出力を増大づるが、そこに大さ゛な負荷が動いて
可動盤１３は前進せず、トルク実行ｔ＋ｌ′ｌＢ　１は
ｇ−ｈ間をトルク設定値「３まで上ン１し、１〜ルクＦ
３の力で金型１４．１４を強力に型締する。

この強力型締の完了は、サーボモータ４０の電流検出器
６０の検出値が電流設定器６１の設定値に達したことを
コンパレータ５９により検出する。なおコンパレータの
代りに、時間設定器Ｔ２により確認してもよい。

強力型締の完了が検出されると、力保持装置４２が作動
して力保持状態を維持し、そののちクラッチ機構３２が
開作動してサーボモータ４ｏを型締橢□構１側から開放
する。このため型締行程終了時のサーボモータのトルク
実行値Ｂ１は図示のような０値となる。したがってｅ−
ｈ間は力の制御領域■となる。

５、高速型開 射出行程の完了後に、上記クラッチ機構３２が閉作動し
、力保持装置４２が解除されてから、型開信号によって
、速度設定器■４とトルク設定器Ｆ４とが作動する。こ
の場合、サーボモータ４０の回転方向は型締行程時の回
転方向に対して逆となり、回転数は設定値Ａまでｉ−１
間を加速して上昇する。またトルクは始動の負荷により
上昇するだ（プで低下する。これにより可動盤１３はｊ
−に間を高速で後退移動して型開を行う。

６、低速型１７ｄ 上記位置検出器４４の位、置に可動盤１３が達すると、
（乙号により速度設定器■５が作動し、ｋ−１間にて減
速され、ｌ−ｍ間を低速後退する。この低速型間は、成
形品の突出しや停止時のショック防止のために行われる
もので、機械ノックにより突出力を制限したい場合には
、低トルク設定に切換えて、力のａｉｌｌ　ＩＩＩを行
うこともできる。−Ｆ２可動盤１３の低速型開は位置検
出器４３の位置に達するまで行われる。

次に射出装置２の制御について説明する。

第４図は射出装置２におけるサーボモータ４０の回転速
度とトルクの制御関係図であって、第３図の場合と同様
に設定値等を示す。Ｊ：た回転は逆回転となる。

１、射出行程 速度設定器ｖ６によってサーボモータ４０は実行値Ａ１
に示すように、設定値へまで加速され高速回転になる。

また通常はトルク設定器Ｆ５が作動しても、モータ起動
時後は上記射出スクリュ２０に大きな負荷が生じない限
り、実行値８１は図示のようになる。そしてｒ点にて樹
脂の充填が完了すると、急激にトルクが上昇する。上記
割出充填検出用の電流設定器６２の設定値αにトルクが
達すると、上記時間設定器Ｔ３が作動する。そして５点
では負荷の増大によりトルク実行値Ｂ１は設定値Ｂに達
し、反対に速度は実行値△１に示すように減少して、射
出スクリュ２０は樹脂の充填を行う。

トルクが電流設定値αに達すると、制御は速度制１１１
１領域■から力の制御領域■に入る。この切換は速度設
定値とトルク設定値との相互関連によって自８的に行わ
れ、Ｆ５のトルクに制御された状態で充填バッキングが
完了づ゛る。時間設定器Ｔ３がタイムアツプし／、：１
点では、時間設定器Ｔ４が作動し、またトルク設定器Ｆ
６に切換ねる。ぞしてサーボモータ４０の出力トルクが
制限されているためＦ６のトルク設定値となり、そのト
ルク設定値による射出スクリュ２０の前進により二次圧
（保圧）が加えられ、保圧状態に１．ＩＩ　ｔｌｌされ
たタイマＴ４のタイムアツプにて射出行程が終了する。

これにより樹脂の冷却収縮に伴う不足分が補われる。

なお、射出開始時により作動するタイマの〜設定によっ
て射出時間を制御してもよい。

また二次圧への切換は射出スクリュ２０の位置を上記検
出器４９により検出して行ってもよい。また（ｒ３間設
定器Ｔ３にＪζり一定時間後に二次圧に切換えているが
、この時間は極めて僅がなので、α点にで直らに切換え
てもよい。更にまたピンポイントゲート用金型など、射
出開始時に起動トルクが過大に要Ｊる場合には、その間
、射出充填１−ルクとは別な設定器の設定値によればよ
い。

２ヂヤ一ジ行程 上記時間設定器Ｔ４のタイムアツプにより時間ｉ、２定
器Ｔ５が作動して金型の冷却が行われる。ぞしてタイム
アツプにより時間設定器Ｔ６が作動したのち、上記速度
設定器Ｖ７及びトルク設定器１１７に切換わり、サーボ
モータ４ｏは正回転してチャージをｌ１ＦＩ始する。こ
のとき上記背圧＆ＩＪ御用ブレーキ２９を作動して射出
スクリュ２０に背圧を付与する。射出スクリュ２０は樹
脂圧に押圧されて後退移動じ、上記計量停止位置検出器
４８の働きにより計量を完了する。さらにドルーリング
を防止するためにスクリュを軸方向に後退させる場合に
は後退位置検出器５０の作動位置にて停止する。

上記実施例中、サーボモータは型締、射出、計量等すべ
ての駆動に兼用で用いた場合を示したが、これは各駆動
部毎に独立して設けてもよい。

また実施例ではインラインスクリュ式のものについて説
明したが、これはプランジャ式、スクリュブリブラ式の
ものも同様に実施できるので、本発明は特にインライン
スクリュ式のもに限定されるものではない。

［発明の効果］ 上述のように本発明では、サーボモータの出力１〜ルク
を制御することによって、保圧力の制御（トルクの制＠
）を行うことができ、しかも速度と力の制御領域の切換
は、設定値によって電気的に行われるため、集中制御が
容易で操作も簡単となり、サーボモータによる駆動源を
直接制御するので、複数の可動部材のｆｌｉｌＪ　Ｗに
おいても、従来の油圧式のＪ：うに各アクチュエータ別
の圧力調節弁、流量調節弁等を設けてその制御を行う必
要もなく、更に下記のごとき効果をも奏する。

（１）　　速度は閉ループ制御されるので、再現性、安
定性に優れ、精密安定成形ができる。

（２）　　射出プランジャなどの可動部材の移動は、回
転手段とねじ軸とによって行われ、軸方向の慣性にＪζ
るスリップが生ぎず駆動源の制動によって、動作もスム
ースで正確な位置制御が得られる。

■　流体駆動式における油温や調整弁特性等の影響を受
けることがなく、速度および力とも設定値に対してほぼ
一致する実行値が得られるので適確な成形条件を得るこ
とができる。

０）速度検出器を駆ｖＪｍに取付けることによって取扱
いやすく廉価にでき、 ■　また駆動源にエンコーダを１取付けることによって
、可動部分に位置検出器を設りることなくよりシンプル
な構造にすることもできる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る電動式射出成形機の制御方法を例示
するもので、第１図は電動式射出成形機の略示縦断面図
、第２図は制御装置のブロック図、第３図は型締装置に
おける駆動源の速度とトルクの制御関係図、第４図は射
出装置における駆ｅ源の速度とトルクの制御関係図であ
る。 １・・・型締機構、　　　　　２・・・則出態構、１５
・・・プランジャ、　　　２０・・・スクリュ、４０・
・・サーボモータ。 特許出願人　　　日精樹脂工業株式会社代　　理　　人
　　　　　　　秋　　元　　　　輝　　雄　　−１・７
　　　二１ 外１名

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 射出機構の駆動源としてサーボモータを用い、サーボモ
   ータの回転力を伝動機構を介して射出プランジャの推力
   に変換し、射出と保圧とを行うに当り、保圧工程におけ
   る保圧力の制御を、サーボモータの出力トルクを制御し
   て行うことを特徴とする電動式射出成形機の保圧力制御
   方法。