JPH02174B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、スクリユーの回転及び射出をモータ
によつて駆動する射出成形機における成形材料の
混練方法に関する。

従来技術と問題点 スクリユー式射出の射出成形機においては、ス
クリユーを回転させ、スクリユーの剪断作用とヒ
ータによる加熱により成形材料を溶融、混練し、
加熱シリンダ先端部に溶融材料が貯えられるにつ
れて、その材料の溶融圧力によつてスクリユーは
該スクリユーに加えられた背圧に打ち勝ち、後方
に押し戻され、その押し戻された量により射出量
を決め（計量）、その後、スクリユーを前進させ
て溶融材料を射出するものであるが、従来の射出
成形機においては、上記スクリユーの回転は電動
機で駆動するもののや油圧モータで駆動するもの
が主である。電動機で駆動する場合は、スクリユ
ーの回転数を歯車の組合わせ方を変えることによ
つて段階的にしか変換できなかつた。また、油圧
モータを使用したものは無段階的にスクリユー回
転数を変えることができるが、油圧の駆動源や油
圧制御のための弁等を必要とし、エネルギー的に
も制御を行い易さの点からも不便であつた。ま
た、射出のためにスクリユーの前進させる駆動源
や背圧を印加する機構も従来のものは油圧をもつ
て行つていたが、この点に関しても油圧を用いる
上の不便やエネルギーロスは上述したとおりであ
る。

しかし、成形材料（樹脂）をよく混練し、溶融
するためには、特に、樹脂に着色するために顔料
を混入したり強度を増大させるために充填剤を入
れる場合には均一に混練することが重要事項であ
り、そのためにはスクリユーの回転数、背圧を自
由に任意の値に設定できるようにすることが必要
である。また、成形材料（樹脂）を射出して成形
品を作り、該成形品を冷却するための冷却時間が
射出成形機には必要である。この冷却時間内に成
形材料の混練すなわち計量が行なわれるが、この
冷却時間よりも混練（計量）時間が長すぎれば成
形サイクルが長くなり、製品製造能力が落ち、ま
た冷却時間より混練時間が短ければ、均一な混練
状態及び均一な温度状態で射出が行なわれないと
いう可能性が生じ、スクリユーの回転数、背圧、
スクリユーの戻り速度を自由に任意の値に設定制
御できるものが必要であつた。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明は、スク
リユーへの背圧印加を射出を行わせる射出用サー
ボモータによつて行うことにより、射出、混練
（計量）が簡単に制御しやすいようにしたもので
ある。さらに、スクリユーの回転、背圧、スクリ
ユーの戻り速度を任意の値に制御でき、よりよい
混練ができるようにしたものである。

実施例 第１図は、本発明を実施する射出成形機の射出
機構の一実施例の一部断面側面図で、第２図は、
第１図の右側面図である。１はスクリユー軸で、
該軸１の先端は加熱シリンダ２内に内装されたス
クリユーを形成し、後部はスラスト軸受部３を介
して、プツシヤープレート４に回転自在に固定さ
れている。また、該スクリユー軸１の後端はスプ
ライン結合５、歯車６，１０を介してスクリユー
回転用サーボモータＭ１のモータ軸１４に連結さ
れている。プツシヤープレート４は２つのボール
スクリユー８，８′と各々螺合するナツト７，
７′が固着され、上記２つのボールスクリユー８，
８′は歯車９，９′及び歯車１１を介して射出用サ
ーボモータＭ２のモータ軸１５に連結されてい
る。

上述した構成によつて、スクリユーの回転によ
る計量行程の動作は、スクリユー回転用サーボモ
ータＭ１の回転により歯車１０，６が回転され、
スプライン結合５を介してスクリユー軸１は回転
し、成形材料を溶融し、その溶融によつてスクリ
ユーを後退（第１図右方）させようとする力が生
じるが、この力はスクリユー軸１、プツシヤープ
レート４、ナツト７，７′に印加され、射出用サ
ーボモータＭ２により加えられた背圧以上になつ
たときボールスクリユー８，８′は射出時とは逆
回転して、スクリユーを後退させることとなる。
こうして、スクリユーが計量点まで後退し計量が
完了すると、スクリユー回転用サーボモータＭ１
の駆動を止め、次に射出を行うが、これは射出用
サーボモータＭ２を駆動し、歯車９，９′を介し
てボールスクリユー８，８′を回転させる。ボー
ルスクリユー８，８′の回転により、該ボールス
クリユー８，８′と螺合しているナツト７，７′は
前進し、上述したような構成により、該ナツト
７，７′に固着されたプツシヤープレート４は前
進し、スクリユー軸１をスラスト軸受部３を介し
て前進させ、射出を行うものである。

上記計量（混練）、射出動作の制御を行う制御
部のブロツク図を第３図に示す。

制御装置２０は中央処理装置（以下CPUとい
う）２１、全体制御のプログラムを記憶する
ROM２２、演算等のためのRAM２３、出力回
路２４、入力回路２５であり、２６は後述する背
圧、計量点、サーボモータの回転数等のパラメー
タを設定するための手操作入力装置で、２７はバ
スである。上記出力回路２４はサーボモータＭ
１，Ｍ２を駆動し速度制御を行うサーボ駆動速度
制御装置２８，２９が結合されている。３０，３
１はサーボモータＭ１，Ｍ２への駆動電流を検出
する電流検出計で、該電流検出計３０，３１の出
力はＡ／Ｄコンバータ３２，３３を介してデジタ
ル信号にされ入力回路２５に入力されている。Ｐ
１，Ｐ２はパルスコーダで、該パルスコーダＰ
１，Ｐ２の出力はサーボ駆動速度制御装置２８，
２９に入力され、かつ、射出用サーボモータＭ２
のパルスコーダＰ２の出力は入力回路２５にも入
力されている。

上述したような構成によつて、第１の発明の一
実施例を第４図の動作処理フローと共に説明す
る。

射出が終了し、計量（混練）行程に入ると、
CPU２１は、まず、スクリユー回転用サーボモ
ータＭ１を駆動し、歯車１０，６、スプライン結
合部５を介してスクリユー軸１を回転させる（ス
テツプＳ１）。次に、電流検出計３１より射出用
サーボモータＭ２に加わる電流値Ｉ２を読み、成
形材料の溶融反力が増大するにつれて、該電流値
Ｉ２が増加するので、該電流値Ｉ２が設定値Ｋ１
以上か否か判断し（ステツプＳ２）、設定値Ｋ１
以上であればサーボモータＭ２を設定量回転さ
せ、歯車１１、歯車９，９′を介してボールスク
リユー８，８′を回転させ、ナツト７，７′、プツ
シヤープレート４を後退（射出方向とは逆方向）
させ、スクリユー軸１を後退させる（ステツプＳ
３）。射出用サーボモータＭ２が回転すればパル
スコーダＰ２より発生するパルスをカウンタで計
数し、該カウンタの値が設定値に達したか否か判
断する（ステツプＳ４）、また、ステツプＳ２で
電流値Ｉ２が設定値まで達してなければ、ステツ
プＳ２からステツプＳ４へ進む。カウンタが設定
値に達するまで上記ステツプＳ２，Ｓ３，Ｓ４の
処理を繰り返し、設定値すなわち計量点に達する
とスクリユー回転用サーボモータＭ１の回転を停
止させ（ステツプＳ５）、計量（混練）は終了す
る。

次に、第２の発明の実施例を第５図と共に説明
する。

本実施例においては、強制的にスクリユーを後
退させ、成形品が冷却されるまでの冷却時間と計
量すなわち混練時間を一致させ、成形サイクルの
短縮化の均一化を図つたものである。

まず、スクリユーが計量点に達する時間が冷却
時間と等しくなるよう射出用サーボモータＭ２の
回転速度及び背圧、計量点等を設定する。そし
て、射出が終了するとCPU２１はスクリユー回
転用サーボモータＭ１を駆動しスクリユーを回転
させ計量（混練）を開始すると共に、射出用サー
ボモータＭ２も上記設定速度で回転させスクリユ
ー軸１を後退させる。かつ、射出用サーボモータ
Ｍ２の回転により発生するパルスコーダＰ２から
のパルスをカウンタで計数する（ステツプＳ１
０）。次に、CPU２１は電流検出計３１から射出
用サーボモータＭ２への駆動電流値Ｉ２を読み、
該電流値Ｉ２が設定背圧によつて決まる設定値Ｋ
２より大きいならば（ステツプＳ１１）、スクリ
ユー回転用サーボモータＭ１の回転数を下げ、ス
クリユー回転を落す（ステツプＳ１２）。また、
上記電流値Ｉ２が設定値Ｋ２より小さいならば
（ステツプＳ１１）、スクリユー回転用サーボモー
タＭ１の回転数を増加させ、スクリユーの回転を
増大させる（ステツプＳ１３）。また、上記電流
値Ｉ２と設定値Ｋ２が等しければ、現在の回転数
を持続させ一定背圧で混練が続けられる。そし
て、カウンタの値より計量点に達したか否か判断
し（ステツプＳ１４）、達していなければステツ
プＳ１１以下の処理を繰り返す。

こうして、計量点に達すればサーボモータＭ
１，Ｍ２の駆動を停止させ（ステツプＳ１５）、
計量（混練）は終了し、次に、射出を行うことが
できる。

第６図は第３の発明の一実施例を示す図で、こ
の実施例と上記第２の実施例で相違する点は、射
出用サーボモータＭ２の駆動電流値Ｉ２を検出す
るのではなく、スクリユーを回転させるスクリユ
ー回転用サーボモータＭ１の駆動電流Ｉ１を検出
し、これにより、スクリユー回転用サーボモータ
Ｍ１に加わる負荷の値を検出し、駆動電流Ｉ１の
値によりスクリユー回転用サーボモータＭ１の回
転数を制御することにある。すなわち、負荷が増
大（駆動電流Ｉ１が増大）すれば回転数を減少さ
せ、反対に減少すれば回転数を増大させて混練
（計量）の状態を一定に保ち、より混練（計量）
を均一にすることにある。

まず、スクリユー回転用サーボモータＭ１を駆
動し、スクリユーの回転を開始し、混練（計量）
を開始すると共に射出用サーボモータＭ２を低速
で駆動し、スクリユーを低速で後退させる。さら
に、パルスコーダＰ２から発生するパルスをカウ
ンタで計数する（ステツプＳ１００）。次にスク
リユー回転用サーボモータＭ１の駆動電流Ｉ１を
電流検出器３０で検出し、その値を入力回路２５
を介して読み取り、設定値Ｋ３と比較する（ステ
ツプＳ１０１）。駆動電流Ｉ１の値が設定値Ｋ３
より大きければ、スクリユー回転用サーボモータ
Ｍ１の回転数を減少させ（ステツプＳ１０２）、
小さければスクリユー回転用サーボモータＭ１の
回転数を増大させる（ステツプＳ１０３）。また、
設定値Ｋ３と等しければ、スクリユー回転用サー
ボモータＭ１の回転数はそのまま持続させる。そ
して、カウンタの値より計量点に達したか否は判
断し（ステツプＳ１０４）、達してなければ、ス
テツプＳ１０１以下の処理を繰返し行い、計量点
に達すると、サーボモータＭ１，Ｍ２の駆動を停
止し、計量・混練処理を終了する。すなわち、駆
動電流Ｉ１の値が大きいことは負荷が増大したこ
とを意味し、駆動電流Ｉ１の値が小さいことは負
荷が小さいことを意味するので、負荷が増大すれ
ばサーボモータＭ１の回転数を減少させ、負荷が
減少すれば回転数を増大させ、常に一定負荷でサ
ーボモータＭ１が回転し、一定の均一な混練が達
成できる。

なお、上記第２、第３の発期の一実施例では、
スクリユーの後退速度を製品の冷却時間に合致さ
せ一定速度とした。そして、パルスコーダＰ２か
らのパルスを計数して計量点に達したか否かを判
断したが、その代わりに、サーボモータＭ１，Ｍ
２を駆動すると同時に、冷却時間と等しい値にセ
ツトしたタイマーをスタートさせて、該タイマー
のタイムアツプによつて計量点に達したか否かを
判断してもよい。

また、第１の発明の実施例ではスクリユーを回
転させるためにサーボモータＭ１を使用したが、
このモータは汎用モータでもよい。

発明の効果 本発明は、スクリユーを回転させるためにモー
タもしくはサーボモータを使用し、また、射出を
行わせるための駆動源にもサーボモータを使用し
たから、すべて電気制御によつて射出、混練（計
量）が制御でき、かつ、射出を行うサーボモータ
によつて背圧を印加するようにしたから構成が簡
単で、かつ制御しやすいものである。

また、上記射出用サーボモータでスクリユーを
後退させ、その時背圧が一定になるようスクリユ
ー回転用のサーボモータの回転数を制御できるよ
うにしたから、スクリユーの後退速度は自由に任
意の値に設定でき、成形品の冷却時間に合致させ
て成形サイクルの効率化を行うことができる。ま
た、これにより、均一な充分な混練を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施する射出成形機の射出
機構の一実施例の一部断面側面図、第２図は、第
１図の右側面図、第３図は、本発明を実施する一
実施例の制御部のブロツク図、第４図〜第６図
は、本各発明の一実施例の動作フローである。 １……スクリユー軸、２……シリンダ、４……
プツシヤープレート、７，７′……ナツト、８，
８′……ボールスクリユー、６，９，９′，１０，
１１……歯車、Ｍ１，Ｍ２……サーボモータ、Ｐ
１，Ｐ２……パルスコーダ、３０，３１……電流
検出計、３２，３３……Ａ／Ｄコンバータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 射出成形機においてスクリユーを回転させる
   ためのスクリユー回転用モータと、スクリユーを
   前進させ射出を行う射出用サーボモータを有し、
   混練・計量時には、上記スクリユー回転用モータ
   を駆動しスクリユーを回転させ、上記射出用サー
   ボモータの駆動電流を検出して、該駆動電流が設
   定値以上になる毎に上記射出用サーボモータを設
   定量回転させスクリユーを後退させ混練・計量を
   行うようにした射出成形機における混練方法。 ２ 上記スクリユー回転用モータはサーボモータ
   である特許請求の範囲第１項記載の射出成形機に
   おける混練方法。 ３ 射出成形機においてスクリユーを回転させる
   ためのスクリユー回転用サーボモータと、スクリ
   ユーを前進させ射出を行う射出用サーボモータを
   有し、混練・計量時には、上記スクリユー回転用
   サーボモータを駆動しスクリユーを回転させると
   共に、上記射出用サーボモータを駆動しスクリユ
   ーを後退させ、上記射出用サーボモータの駆動電
   流を検出し、該駆動電流が設定値になるように上
   記スクリユー回転用サーボモータの回転数を制御
   して混練・計量を行うことを特徴とする射出成形
   機における混練方法。 ４ 上記射出用サーボモータの駆動で後退するス
   クリユーの後退速度は成形品の冷却時間以内にス
   クリユーが計量点に達するように設定されている
   特許請求の範囲第３項記載の射出成形機における
   混練方法。 ５ 射出成形機においてスクリユーを回転させる
   ためのスクリユー回転用サーボモータと、スクリ
   ユーを前進させ射出を行うサーボモータを有し、
   混練・計量時には、上記スクリユー回転用サーボ
   モータを駆動しスクリユーを回転させると共に、
   上記射出用サーボモータを駆動しスクリユーを後
   退させ、上記スクリユー回転用サーボモータの駆
   動電流を検出し、該駆動電流が設定値になるよう
   に上記スクリユー回転用サーボモータの回転数を
   制御して混練の負荷が一定になるようにしたこと
   を特徴とする射出成形機における混練方法。 ６ 上記射出用サーボモータの駆動で後退するス
   クリユーの後退速度は成形品の冷却時間以内にス
   クリユーが計量点に達するように設定されている
   特許請求の範囲第５項記載の射出成形機における
   混練方法。