JPH0349738B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、射出成形機における樹脂圧力制御装
置に関し、特に、歪検出器を用い、低コストかつ
信頼性の高い保圧または背圧等の樹脂に加わる圧
力を制御する樹脂圧力制御装置に関する。

従来の技術 射出成形においては、射出圧すなわち保圧を段
階的に可変制御して樹脂を金型内に一定圧力で保
持するようにしている。そして、油圧駆動式射出
成形機ではスクリユーに印加する駆動油圧と樹脂
に加わる圧力とが良好に対応するから樹脂圧の検
出ひいては保圧，背圧の制御上あまり問題を生じ
ない。

しかしながら、駆動モータの出力トルクにより
保圧や背圧を制御するモータ駆動式射出成形機に
あつては、モータとスクリユー間に介在する伝動
系の構成部品例えば各種軸受部における機械的摩
擦や伝動系のたわみ等に起因して制御誤差が生じ
易く、適正な保圧や背圧の制御を行うことが困難
であつた。

上記不具合の解消のため、従来、保圧は金型内
樹脂圧力センサで検出し、検出圧力値に基づき、
保圧をフイードバツク制御することが知られてい
る。しかしながら、樹脂圧力センサは高価で、高
温高圧下での使用における信頼性が乏しいという
不都合がある。

高温高圧による悪影響を避け、しかも、伝動系
の摩擦やたわみ等の影響を排除して正確な射出お
よび保圧力を検出するために、射出部材の反力を
受けるハウジングと射出部材との間にひずみ計を
介装して樹脂の圧力を検出するようにした電動式
射出装置における圧力検出方法が特開昭60−
174625号として提案されているが、このものは、
スクリユーを保持するための可動部材やスクリユ
ー回転用の歯車および上記可動部材を射出移動す
るためのねじ軸や歯車等からなる多数の部材がス
クリユーと一体的に装着され、これらの部材を介
して樹脂の圧力がひずみ計に伝達されるため、多
数の部材の慣性質量によつて圧力検出の応答性が
阻害される恐れがある。樹脂の圧力はスクリユ
ー，スラスト軸受，ねじ受部材，ねじ軸，スラス
ト軸受，ひずみ計と伝導されるものであり、圧力
の伝導が多くの部材を介して行われてひずみ計に
伝達されるため、樹脂の圧力がひずみ計に正確に
伝達されないという欠点があり、圧力検出の応答
性の阻害や摩擦抵抗による圧力検出精度の低下が
問題となる。

また、特開昭60−174625号において提案された
圧力制御方法は、単一のサーボモータで駆動され
るハウジング側の伝動軸にスクリユー回転用の歯
車や可動部材を射出移動するための歯車と接続す
る２つのクラツチを併設し、各クラツチの接続操
作と単一のサーボモータの駆動制御でスクリユー
の直動及び回転を制御して射出中の保圧を含む射
出力を制御しようとしたもので、可動部材を射出
移動するための歯車と接続するクラツチを接続
し、サーボモータの駆動回路に信号切替器を介し
て速度指令に対応する駆動指令を入力して射出を
行う一方、射出中にひずみ計で検出される樹脂圧
力が設定射出力に到達したことが比較器によつて
検出されると、ひずみ計からの検出樹脂圧力と設
定射出力との偏差を駆動指令として信号切替器に
入力して速度制御から圧力制御への切替を行い、
この入力に対応してサーボモータを駆動制御する
ことによつて設定された射出力を保持するもので
ある。

従つて、保圧工程から計量工程に移行するため
には、可動部材を射出移動するための歯車と接続
するクラツチを一端切断して可動部材を射出移動
するためのねじ軸を自由に回転させ可動部材とね
じ軸との間に作用するストレス、即ち、ねじ軸の
端部がハウジング側のひずみ計に与える圧力を取
除いて、ひずみ計によつて検出される樹脂圧力を
射出力制御の設定値以下とし、上記比較器によつ
て信号切替器への入力を再度切替ることにより背
圧に対応する駆動指令を制御装置からサーボモー
タの駆動回路に入力しなければならず、可動部材
を射出移動するための歯車と接続するクラツチを
切断した段階で保圧工程で作用していた強力な樹
脂圧力によつてスクリユー及び可動部材が押圧さ
れてねじ軸が強制的に回転される結果、スクリユ
ーが不用意に後退し、計量開始位置にばらつきが
生じて正確な計量作業が困難となり、また、スク
リユーの後退を防止するために可動部材を射出移
動するための歯車と接続するクラツチを接続した
ままの状態でスクリユーの圧力を維持しておく
と、検出樹脂圧力と設定射出力との偏差に基く駆
動指令が常時信号切替器に入力されて設定射出力
が保持されるため、ひずみ計によつて検出される
樹脂圧力が射出力制御の設定値以下となることは
なく、信号切替器の入力切替えが不能となつて計
量工程へ移行できないという問題があつた。

また、特開昭60−174625号に開示された構成で
可動部材を射出移動するための歯車と接続するク
ラツチを一端切断して計量工程へ移行したとして
も、計量作業を行うためには、可動部材を射出移
動するための歯車と接続するクラツチを切断して
スクリユーを軸方向に移動させる駆動力を取除い
た状態でスクリユー回転用の歯車と接続するクラ
ツチを接続して駆動軸を回転駆動することによつ
てスクリユーを回転させなければならないので、
計量中の背圧制御を行うことが全くできないとい
う欠点がある。

発明が解決すべき課題 本発明の目的は、これら従来技術の欠点を解消
し、低コストで信頼性が高く、しかも、保圧及び
計量時における樹脂の圧力制御を各工程毎適確に
行うことのできる射出成形機における樹脂圧力制
御装置を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明の樹脂圧力制御装置は、スクリユーを軸
方向に駆動するサーボモータで射出を行わせると
共に保圧及び背圧を制御する射出成形機における
樹脂圧力制御装置において、モータによりスクリ
ユー軸方向に駆動されるプレツシヤープレートに
スラストベアリングとベアリングリテーナとを介
して回転自在かつ軸方向移動不能にスクリユー軸
を固着すると共に、該スクリユー軸を回転駆動す
る回転駆動手段との係合部を上記ベアリングリテ
ーナよりも後方のスクリユー軸部に形設し、上記
ベアリングリテーナに配設され樹脂に加わる圧力
を検出する歪検出器と、上記サーボモータを制御
するサーボ回路内で上記サーボモータの出力を制
限するトルクリミツト手段とを設け、上記トルク
リミツト手段に指令樹脂圧力と上記歪検出器で検
出された樹脂圧力との差を入力し、トルクリミツ
ト手段によつて樹脂圧力をフイードバツク制御す
るようにしたことを特徴とする構成を有する。

指令樹脂圧力を直接トルクリミツト手段に入力
するか指令樹脂圧力と検出樹脂圧力との差を入力
するかを選択する切替えスイツチ手段を設け、保
圧時に樹脂に加わる保圧圧力のフイードバツク制
御および計量・混練時に樹脂に加わる背圧のフイ
ードバツク制御に加え、射出速度の制御を確実に
行う。

作 用 指令樹脂圧力として最大射出圧力を設定し、サ
ーボ回路内のトルクリミツト手段に上記指令樹脂
圧力と歪検出器で検出された樹脂圧力との差また
は上記指令樹脂圧力それ自体を直接入力し、サー
ボモータの出力を制限するトルクリミツト手段の
トルクリミツトを実質的に解除して、樹脂圧力制
御装置からの速度指令によりサーボモータを駆動
してプレツシヤープレートを介してスクリユーを
射出移動させ、速度優先の射出制御を行う。充填
完了前の射出制御段階では溶融樹脂がスクリユー
に与える反力、即ち、歪検出器で検出される樹脂
圧力の値が小さいので、指令樹脂圧力と歪検出器
で検出された樹脂圧力との差は指令樹脂圧力それ
自体の値とほぼ等しく、この圧力偏差をトルクリ
ミツト手段に入力してサーボモータの出力制限を
解除することによつて速度優先の射出制御が十分
可能であるが、切替えスイツチ手段によつて最大
射出圧力としての指令樹脂圧力を直接入力してサ
ーボモータの出力制限を完全に解除すれば、射出
速度の制御が一層確実となる。

保圧時及び計量・混練時においては、指令樹脂
圧力として保圧圧力及び背圧を設定し、上記指令
樹脂圧力と歪検出器で検出された樹脂圧力との差
をトルクリミツト手段に入力し、該トルクリミツ
ト手段によりサーボモータの出力を制限して上記
圧力偏差を保証するトルクでサーボモータを駆動
することにより樹脂圧力を保圧圧力及び背圧に保
持する。

保圧時および計量・混練時においては、スクリ
ユーに作用する溶融樹脂の反力がスラストベアリ
ングを介して直接ベアリングリテーナに加わり、
ベアリングリテーナに配設された歪検出器がベア
リングリテーナの歪みを樹脂圧力として検出する
こととなるが、スクリユー軸を回転駆動する回転
駆動手段とスクリユーとの係合部は上記ベアリン
グリテーナよりも後方のスクリユー軸部に形設さ
れており、溶融樹脂とベアリングリテーナとの間
にはスクリユーとスラストベアリングとが介在す
るのみであり、樹脂の圧力がベアリングリテーナ
に伝達されるまでの間に作用する慣性質量が小さ
いので圧力検出の応答性に優れ、また、樹脂の圧
力がベアリングリテーナに伝達されるまでの間に
作用する摩擦力はシリンダとスクリユーとの間の
摺動抵抗のみであつて不用意な圧力降下を生じる
ことなく、樹脂の圧力がひずみ計に正確に伝達さ
れる結果、精度の高い圧力制御が可能となる。

実施例 第１図は、本発明の一実施例の樹脂圧力制御装
置を装備した射出成形機の射出装置を示し、射出
成形機のベースに摺動可能に載置された射出ユニ
ツトにフロントプレート４，リアプレート５が固
着されている。前記フロントプレート４にはバレ
ルナツト６によつて加熱シリンダ１が固着され、
該加熱シリンダ１内にスクリユー２が嵌装されて
いる。なお、３は成形材料を加熱シリンダ１内に
投入するホツパーである。前記スクリユー２のス
クリユー軸８はスクリユースリーブ１１，スクリ
ユーリテーナ１２，ナツト１３等によつてプレツ
シヤプレート１４に回転自在に固着されている。
すなわち、スクリユースリーブ１１はスラストベ
アリング１６，ラジアルベアリング１７によつて
前記プレツシヤプレート１４に回転自在に保持さ
れ、該スクリユースリーブ１１は一端にフランジ
１１ａを有し、他端部にはネジ１１ｂが切つてあ
り、該ネジ１１ｂと螺合するナツト１３と前記フ
ランジ１１ａにより前記スラストベアリング１
６，ラジアルベアリング１７を前記プレツシヤプ
レート１４に固着されたベアリングリテーナ１９
を挾みつけるようにして前記プレツシヤプレート
１４に回転自在でかつ軸方向移動不能に固着され
ている。そして、前記スクリユー軸８はスクリユ
ーリテーナ１２によつて前記スクリユースリーブ
１１に固着され、また、スクリユースリーブ１１
の他端面にはスプライン軸１８が固着され、スプ
ライン軸１８の回転をスクリユースリーブ１１及
びスクリユー軸８へ伝動するようになつている。
該スプライン軸１８は該スプライン軸１８の歯と
係合する内歯を有するナツト２０と係合し、該ナ
ツト２０はボルトで回転駆動管２１に固着され、
該回転駆動管２１はリアプレート５にベアリング
２３，２４によつて回転自在に固着される。さら
に、他端にはプーリ２５がキー等で固着されてい
る。そして、該プーリ２５は計量・混練用のモー
タにより回転させられるようになつている。

前記プレツシヤプレート１４はフロントプレー
ト４，リアプレート５間に設けられた４本のタイ
ロツド（図示せず）によつてガイドされると共に
前記スクリユー７の軸心に対し対称的に前記フロ
ントプレート４，リアプレート５間に回転自在に
設けられた２つのボールネジ７ａ，７ｂと螺合す
るボールナツト１５ａ，１５ｂが固着されてい
る。そして、２つのボールネジ７ａ，７ｂの一端
にはプーリ９ａ，９ｂが固着され、該プーリ９
ａ，９ｂは射出用のサーボモータＭによつてタイ
ミングベルトを介して回転駆動されるようになつ
ている。なお、１０ａ，１０ｂはリテーナであ
る。さらに、本発明の特徴とする歪検出器として
の接着歪ゲージ２６が前記ベアリングリテーナ１
９の環状中間壁の外周面に貼着されているので、
樹脂圧力がスクリユー２，スラストベアリング１
６を介して圧力降下なく歪みゲージ２６に伝達さ
れる。この歪ゲージ２６は例えば従来公知の抵抗
線歪ゲージよりなり、後述のように保圧圧力等を
表わす電気信号を出力する。そして、そのリード
線２６ａはプレツシヤプレート１４の切欠部１４
ａを介して外部に引き出され、歪ゲージアンプ２
７に接続され、該歪ゲージアンプ２７の出力は射
出装置を駆動するサーボモータＭのサーボ制御回
路４０に入力されている（第２図，第３図参照）。

即ち、プレツシヤープレート１４は射出用のサ
ーボモータＭによりタイミングベルトおよびプー
リ９ａ，９ｂとボールネジ７ａ，７ｂとを介して
スクリユー２の軸方向に駆動されるように構成さ
れており、該スクリユー２はスクリユーリテーナ
１２およびスクリユースリーブ１１によりスラス
トベアリング１６とベアリングリテーナ１９とを
介して回転自在かつ軸方向移動不能にプレツシヤ
ープレート１４に固着されており、スクリユー２
を回転駆動する回転駆動管２１との係合部は、ベ
アリングリテーナ１９よりも後方のスクリユー軸
８にスプライン軸１８として形設されている。

次に、この射出装置の動作を概説する。

まず、計量・混練時には射出用のサーボモータ
Ｍによつてスクリユー２を設定背圧に保持し、計
量・混練用のモータによりプーリ２５を回転駆動
して回転駆動管２１を回転し、ナツト２０，スプ
ライン軸１８を介してスクリユースリーブ１１及
びスクリユー２を計量回転させる。スクリユー２
の回転によつてホツパー３内の樹脂が加熱シリン
ダ１内に導入されて溶融し、溶融された樹脂は、
更にスクリユー２の回転により加熱シリンダ１の
先端部に送り込まれて徐々に蓄積し、加熱シリン
ダ１の先端部に蓄積された溶融樹脂の圧力が徐々
に増大する。溶融樹脂の圧力はスクリユー２を第
１図中右方（後退）へ押圧し、溶融樹脂の圧力が
設定背圧に達すると、スクリユー２を設定背圧で
保持するサーボモータＭの保持力に溶融樹脂の押
圧力が打ち勝つて該スクリユー２を後方へ移動さ
せ、プレツシヤプレート１４が後退することとな
る。

また、射出時には射出用のサーボモータＭを駆
動し、プーリ９ａ，９ｂを回転させボールネジ７
ａ，７ｂを回転させると、該ボールネジ７ａ，７
ｂと螺合するナツト１５ａ，１５ｂによりプレツ
シヤプレート１４が前進しスクリユー２が前進し
射出を行うこととなる。そして、射出が終了し、
保圧時には射出用のサーボモータＭの駆動により
スクリユー２を設定保圧圧力で押圧する。

計量・混練時および保圧時のいずれの場合も、
スクリユー２に加わつた樹脂からの圧力がスラス
トベアリング１６を介してベアリングリテーナ１
９を歪ませ、その歪が歪ゲージ２６により検知さ
れ、樹脂に加わつている圧力として検出される。
溶融樹脂とベアリングリテーナ１９との間にはス
クリユー２とスラストベアリング１６とが介在す
るのみであり、樹脂の圧力がベアリングリテーナ
１９に伝達されるまでの間に作用する慣性質量が
小さいので圧力検出の応答性に優れ、また、樹脂
の圧力がベアリングリテーナ１９に伝達されるま
での間に作用する摩擦力は加熱シリンダ１とスク
リユー２との間の摺動抵抗のみであつて無駄な接
触部分がないので、圧力の伝達過程で不用意な圧
力降下を生じることなく、樹脂の圧力を正確に検
出することができる。

次に、保圧及び背圧制御について述べる。

第２図は本発明の一実施例の射出装置の駆動制
御部の要部ブロツク図で、本実施例では射出用の
サーボモータとして永久磁石同期電動機Ｍを用い
たときの例を示している。３０は射出成形機全体
を制御するための数値制御装置等の制御装置を示
し、４０はサーボ制御回路である。このサーボ制
御回路４０の概略はすでに公知公用であるが、本
発明のために一部改良が加わつている。それは歪
ゲージ２６から検出された保圧等の圧力をフイー
ドバツク制御する点で、第３図に示すトランジス
タPWM制御回路４１に圧力制御フイードバツク
回路５２が設けられている点である。以下、この
サーボ制御回路の構成及び動作を説明する。

Ｅは３相電源、４２は整流回路、４３はトラン
ジスタインバータ、４１はトランジスタPWM制
御回路、Ｍは永久磁石同期電動機、２９は永久磁
石同期電動機Ｍのロータの位置及び速度を検出す
るためのパルスエンコーダ等のロータ位置検出器
である。トランジスタPWM制御回路４１は、ロ
ータ位置検出器２９で検出される現在速度と制御
装置からの速度指令値V₀を比較し、トランジス
タインバータ４３の各トランジスタTA〜TFを
オンオフさせて、永久磁石同期電動機ＭのＵ，
Ｖ，Ｗ相の巻線の電流を制御して電動機Ｍの速度
を制御するものである。そして、このトランジス
タPWM制御回路４１の構成は、第３図に示すよ
うな構成になつている。すなわち、第３図におい
て、４５は信号処理回路、４６，４７はロータの
現在位置に対し、界磁主磁束と直交した位相の出
力すべきＵ相，Ｗ相の値を記憶したROM、４８
は差動増幅器で、速度指令を示す電圧Ｖと信号処
理回路４５からの現在の速度を示す電圧Vsとの
差を増幅し出力するものである。４９はフイルタ
で、周波数が大きいとゲインをおとし、周波数が
小さいとゲインを高くするような周波数特性を有
するフイルタで、かつツエナダイオードZD１で
ピーク電圧をクランプしている。５０は数値制御
装置等の制御装置３０からの保圧または背圧の圧
力指令PLをデジタル信号からアナログ信号に変
えるＤ／Ａ変換器、５２はＤ／Ａ変換器５０から
の圧力指令に応じて増幅器５１の入力であるフイ
ルタ４９からの速度指令Ｖと現在の速度Vsとの
誤差によつて生じる電圧Vrをクランプ（＋Vc，
−Vc）して樹脂に加わる圧力が圧力指令値PLに
なるようフイードバツク制御する圧力制御フイー
ドバツク回路、５３，５４はマルチプライングデ
ジタル・アナログコンバータで、増幅器５１から
出力される電圧V_EとROM４６，４７から出力さ
れるＵ相，Ｗ相の指令値を掛け合わせて、Ｕ相，
Ｗ相の各々の相電流指令RTC，TTCを作るもの
である。また、５５は上記Ｕ相，Ｗ相の相電流指
令RTC，TTCを加算し、Ｕ相，Ｗ相から120度
位相のずれたＶ相の電流指令STCを作る加算器、
５６，５７は同期電動機ＭのＵ相，Ｗ相の電機子
巻線に流れる電流Iu，Iwを検出する検出器、５
８は上記Ｕ相，Ｗ相電流検出器５６，５７で検出
したＵ相，Ｗ相の相電流IR，ITを加算してＶ相
の相電流ISを算出する加算器、５９，６０，６１
はＵ相，Ｖ相，Ｗ相へ流すべき電流指令電圧を出
力するための回路で入力信号が異なるだけで、構
成は同一構成である。すなわち、回路５９は、Ｕ
相への相電流指令RTCと現在のＵ相の検出電流
IRとの差を増幅する作動増幅器６２と、この作
動増幅器６２の出力の基準搬送波の周波数成分の
みを通過させるためのローパスフイルタ回路６３
で構成されており、他の回路６０，６１もそれぞ
れＶ相，Ｗ相の電流指令STC，TTC、及び現在
の電流値IS，ITをそれぞれ入力する点で異なる
のみで、構成は回路５９と同一である。６４は
PWM信号処理回路及びトランジスタベース駆動
アンプからなる回路で、上記回路５９，６０，６
１からの信号と基準搬送波V_Aとを比較し、トラ
ンジスタインバータ４３の各トランジスタTA〜
TFをオンオフさせるPWM信号PA〜PFを出力
するものである。なお、PSTは制御装置３０か
ら出力される圧力フイードバツク制御を行うか否
かの切換信号、PHは歪ゲージアンプ２７から出
力される検出圧力フイードバツク信号である。上
記サーボ制御回路４０において、本発明において
改良された点は圧力制御フイードバツク回路５２
を設けた点で、他の構成は従来から公知のもので
ある。そこで、該圧力制御フイードバツク回路５
２を詳説したものが第４図に示す回路である。

第４図において、６５は比較回路で、オペアン
プIC３で構成され、制御装置３０からの圧力指
令PLをＤ／Ａ変換器５０で電圧に変換した圧力
指令電圧PVと歪ゲージ２６及び歪ゲージアンプ
２７からの圧力フイードバツク信号PHとを比較
し、その差を出力するものである。６６は増幅補
償回路で、比較回路６５からの出力を圧力フイー
ドバツクのゲインを決めるボリユームPV１を介
して入力し、オペアンプIC４，出力を一定電圧
でクランプするためのツエナダイオードZD２，
圧力フイードバツクの安定性を図るためのコンデ
ンサＣ１及び抵抗Ｒ１〜Ｒ３等で構成されてい
る。ASWは圧力フイードバツク制御を行うか否
かの切換信号PSTによつて切換るアナログスイ
ツチで、３つのスイツチSW１〜SW３を有し、
Ｉはインバータで、スイツチSW１とスイツチ
SW３は連動し同一オン・オフ動作を行い、スイ
ツチSW２は逆のオン・オフ動作を行う。すなわ
ち、切換指令PSTがTTLロジツクレベルでＬレ
ベルのときはスイツチSW１，SW３がオンし、
スイツチSW２はオフである。また、Ｈレベルと
なると逆にスイツチSW１，SW３がオフとなり、
スイツチSW２がオンとなる。６７は２つのオペ
アンプIC１，IC２，ダイオードＤ１，Ｄ２等で
構成され、オペアンプIC１で増幅器を構成し、
オペアンプIC２で符号変換器を構成しており、
オペアンプIC１に入力された負の電圧（圧力指
令電圧PV及び増幅補償回路６６の出力電圧は
各々負の電圧である）はオペアンプIC１で増幅
され正の電圧として出力され、これが正のクラン
プ電圧＋Vcとなる。また、符号変換器としての
オペアンプIC２は該電圧＋Vcを負の電圧−Vcに
変換し、負のクランプ電圧−Vcを形成する。す
なわち、フイルタ４９の出力Vr（第３図参照）が
正のクランプ電圧＋Vc以上になるとダイオード
Ｄ１が導通し、増幅器５１の入力はクランプ電圧
＋Vc以上にはならない。同様に、フイルタ４９
の出力Vrが負のクランプ電圧−Vc以下になると
ダイオードＤ２が導通し、増幅器５１の入力は負
のクランプ電圧−Vc以下にはならない。

ところで、従来からサーボモータのトルク制御
として行われているトルクリミツト手段はこのク
ランプ回路６７のみで構成し、Ｄ／Ａ変換器５０
の出力を該クランプ回路６７に入力し、フイルタ
４９の出力Vrをクランプし、サーボモータの駆
動電流を制御してトルク制御を行うものである。

なお、抵抗Ｒ４，Ｒ５，コンデンサＣ２は積分
回路を構成し、圧力指令電圧PVの変化（ステツ
プ電圧）をなまらせる作動をさせるものである。
また、アナログスイツチASWのスイツチSW３
は該スイツチSW３がオン時にコンデンサＣ１を
シヨートし、コンデンサＣ１の電荷を放電させる
ためのスイツチである。

以上のような構成よりなる本実施例の動作を次
に説明する。射出時においては、射出装置駆動用
のモータＭを駆動し、前述のようにプーリ９ａ，
９ｂ，ボールネジ７ａ，７ｂを回転させてスクリ
ユー２を前進（第１図左方）させる。この際、圧
力制御は行わず、制御装置３０からの切換指令
PSTはＬレベルでスイツチSW１，SW３がオン、
スイツチSW２はオフ状態である。そして、圧力
指令PLは最大射出圧力としての指令樹脂圧力に
対応する値を出力しており、そのため、アナログ
スイツチASWのスイツチSW１を介して最大の
圧力指令電圧PVがクランプ回路６７に入力され
ているため、フイルタ４９からの出力Vrはクラ
ンプされることなく（この場合のクランプ電圧＋
Vc，−Vcはフイルタ４９から出力されるツエナ
ダイオードZD１で決められた最高の電圧よりも
大きい）増幅器５１を介してマルチプライングデ
ジタル・アナログコンバータ５３，５４に入力さ
れる。すなわち、この場合は、制御装置３０から
出力される速度指令電圧V₀によつてのみ制御さ
れ、射出速度の制御のみが行われることとなる。
この状態で圧力指令PLは最大の値を出力してい
るから、各部の摩擦抵抗による駆動力の損失は十
分に保証され、スクリユー２は設定された射出速
度を維持することができる。

次に、射出が終了し保圧を行うときには、制御
装置３０からＨレベルの切換指令信号PSTが出
力され、アナログスイツチASWは切換り、スイ
ツチSW１，SW３がオフ、スイツチSW２がオン
となる。一方、制御装置３０から第１段における
保圧に対応する圧力指令PLが出力され、それに
対応する電圧PV（０〜−電圧）がＤ／Ａ変換器５
０から比較回路６５に入力される。一方、射出終
了後金型内の樹脂の圧力はスクリユー２，スクリ
ユースリーブ１１，スラストベアリング１６を介
してスラストベアリングリテーナ１９に伝導さ
れ、該スラストベアリングリテーナ１９は歪を生
じ、この歪を歪ゲージ２６が検出し、歪ゲージア
ンプ２７を介して樹脂に加わつている圧力に対応
する電圧PH（０〜＋電圧）として検出される。
そして、上記圧力指令電圧PV（０〜−電圧）と検
出圧力電圧PHとの差が比較回路６６に入力され
る。圧力フイードバツク制御動作になつた瞬間は
歪ゲージ２６からの検出圧力PHは定まらず不安
定であり、また、圧力指令電圧PVが変化した際
の過渡的な状態においては増幅補償回路６６のコ
ンデンサＣ１が短時間シヨートした状態となり、
オペアンプIC４のゲインは、−Ｒ２／Ｒ１で決ま
る低いゲインの反転増幅器となる。そして、コン
デンサＣ１の充電が終了すると、オペアンプIC
４のゲインは、−（Ｒ２＋Ｒ３）／Ｒ１となり高い
ゲインとなる。すなわち、オペアンプIC４に入
力される電圧が変動する過渡的な状態のときはゲ
インを下げ、安定するに連れてゲインを上げ、ク
ランプ電圧＋Vc，−Vcを徐々に変化させ、圧力
フイードバツク制御の安定性を高めている。

こうして出力される増幅補償回路６６の出力は
アナログスイツチASWのスイツチSW２を介し
てクランプ回路６７に入力され、クランプ回路６
７からは上記保圧指令電圧PVと歪ゲージ２６か
らの検出圧力電圧PHの差に応じてクランプ電圧
＋Vc，−Vcが出力されることとなる。一方、保
圧時には射出機構のスクリユーの移動は殆ど停止
し、電動機Ｍも停止している。しかし、速度指令
V₀は出力されているため、フイルタ４９から出
力される電圧VrはツエナダイオードZDの設定値
で決まり、電動機Ｍの有する最大の力で駆動させ
る電圧Vrが出力されている。そのため、増幅器
５１の入力はクランプ回路６７でクランプされた
電圧＋Vc，−Vcの電圧にクランプされ、クラン
プ電圧＋Vc，−Vcに応じた電圧V_Eが出力され、
マルチプライングデジタル・アナログコンバータ
５３，５４に入力され、電動機Ｍの各相の駆動電
流が制御されることとなる。その結果、電動機Ｍ
の出力トルクはクランプ電圧＋Vc，−Vcによつ
て制御されることとなり、これは圧力指令PLの
値によつて制御されることを意味する。そこで、
圧力指令PLによる電圧PVと歪ゲージ２６からの
検出圧力電圧PHの差が大きいと増幅補償回路６
６の出力は大きくなり、クランプ回路６７に入力
される電圧は大きくなるため、クランプ電圧＋
Vc，−Vcは増加し、これによりマルチプライン
グデジタル・アナログコンバータ５３，５４及び
加算器５５から出力される各相の相電流指令
RTC，TTC，STCは増大し、電動機Ｍの出力ト
ルクは増大する。一方、歪ゲージ２６からの検出
信号の検出圧力電圧PHが増大し、指令の電圧
PVとの差が小さくなると増幅補償回路６６の出
力は減少し、クランプ回路６７の出力＋Vc，−
Vcも減少し、電動機Ｍの出力トルクは減少する。

その結果、指令の電圧PVと歪ゲージ２６から
の検出圧力電圧PHの差が一定値になつた状態で
安定する。これは、制御装置３０から指令した圧
力指令すなわち目標とする保圧圧力に負荷である
金型内の樹脂圧力が達したとき安定することを意
味し、電動機Ｍからのトルクが伝動装置の摩擦や
バネ，ボールネジのたわみ等によつて吸収された
としても、最終的な操作目標となるスクリユー２
に最も近接した位置に装着された歪ゲージ２６か
らの検出出力と指令の保圧圧力とを比較して、金
型内圧力が設定圧力になるよう、フルクローズド
ループと略同等のフイードバツク制御がなされる
ことを意味し、従来のような損失トルクによる誤
差を生じにくい。また、保圧は数段にわたつて切
換えるが圧力指令PLの値を切換えることによつ
て電圧PVを切換えることにより自動的に保圧圧
力を設定保圧に切換えることができる。

保圧段階が終了し、計量・混練時においては、
計量・混練用のモータ（図示せず）を駆動し、プ
ーリ２５，回転駆動管２１，スプライン軸１８を
介してスクリユー２を回転させると共に制御装置
３０が圧力指令PLとして設定背圧を出力すると、
前述したように歪ゲージ２６から検出される樹脂
に加わつている圧力がフイードバツクされ、樹脂
に加わる圧力が設定背圧になるようフイードバツ
ク制御されることとなる。

また、上記実施例においては歪ゲージ２６の検
出圧力信号PHをサーボ制御回路３０にフイード
バツクしてフイードバツク制御するようにした
が、歪ゲージ２６の検出圧力信号PHをＡ／Ｄ変
換して数値制御装置等の制御装置３０にフイード
バツクし、制御装置３０内でフイードバツクされ
た検出圧力信号と指令圧力とを比較して、検出圧
力が指令圧力になるようフイードバツク制御する
ようにしてもよい。この場合のトランジスタ
PWM制御回路４１の構成は、従来のトルクリミ
ツトをかけトルク制御を行う回路構成となる。す
なわち、第４図において、比較回路６５，増幅補
償回路６６，アナログスイツチASWは必要なく、
Ｄ／Ａ変換器５０の出力である圧力指令電圧PV
は直接クランプ回路６７に入力され（アナログス
イツチSW１がオンになつたときと同じ状態）、
制御装置３０からの指令によつて直接クランプ回
路６７のクランプ電圧＋Vc，−Vcが制御され、
電動機Ｍのトルク制限が行われ、保圧や背圧の樹
脂圧力が制御されることとなる。

また、歪検出器として歪ゲージを使用する代わ
りにロードセル等をベアリングリテーナに組込ん
でもまつたく同様の効果が期待できる。

本実施例では速度優先の射出制御に際して切換
信号PSTをＬレベルとし、アナログスイツチ
ASWの各スイツチSW１〜SW３を切替えること
により、最大射出圧力としての指令樹脂圧力に対
応する圧力指令PLをトルクリミツト手段である
クランプ回路６７に入力し、フイルタ４９からの
出力Vrをクランプせずに射出速度を制御するよ
うにしたが、射出速度制御と保圧・計量時の圧力
制御との入力切替えのためのアナログスイツチ
ASWは必ずしも設ける必要がない。即ち、アナ
ログスイツチASWのスイツチSW１，SW３を取
除き、アナログスイツチASWのスイツチSW２
に対応する部分を常接とすることによりアナログ
スイツチASWを省略することができる。この場
合、射出制御の場合においても歪ゲージ２６から
の圧力フイードバツク信号PHと最大射出圧力に
対応する圧力指令電圧PVとの偏差を増幅した値
がスイツチSW２に対応する常接部を介してクラ
ンプ回路６７に入力されることとなるが、溶融樹
脂の充填完了前の射出制御段階では溶融樹脂がス
クリユー２に与える反力、即ち、歪検出器２６で
検出される樹脂圧力の値が小さいので、指令樹脂
圧力PVと歪検出器で検出された樹脂圧力PHと
の差は最大射出圧力である指令樹脂圧力PVそれ
自体の値とほぼ等しく、この圧力偏差をクランプ
回路６７に入力してサーボモータＭの出力制限を
解除することによつても、全く支障なく速度優先
の射出制御を行うことができる。

発明の効果 本発明の樹脂圧力制御装置は、モータにより駆
動されるプレツシヤープレートにスラストベアリ
ングとベアリングリテーナとを介して回転自在か
つ軸方向移動不能にスクリユー軸を固着し、スク
リユー軸を回転駆動する回転駆動手段とスクリユ
ーとの係合部をベアリングリテーナよりも後方の
スクリユー軸部に形設した構造とし、ベアリング
リテーナに歪検出器を設けたから、樹脂圧力はス
クリユー及びスラストベアリングを介して歪検出
器に伝達され、しかも、ベアリングリテーナから
スクリユー先端に至る区間でスクリユーに作用す
る摺動抵抗が非常に小さいので、スクリユー先端
に印加された樹脂圧力が降下することなくベアリ
ングリテーナの歪検出器に適確に伝達される。ま
た、溶融樹脂とベアリングリテーナとの間の圧力
伝達経路に介在する慣性質量が小さいから圧力検
出の応答性にも優れ、特に、比較的低い樹脂圧力
を正確に検出する必要のある計量・混練時におい
ても極めて正確に背圧を検出することができる。
更に、スクリユーを軸方向に駆動するサーボモー
タをスクリユー軸の回転駆動手段と個別に設け
て、保圧及び計量・混練時の各工程で目標値とな
る指令樹脂圧力と歪検出器からの検出値との圧力
偏差をスクリユーを軸方向に駆動するサーボモー
タのトルクリミツト手段に入力して樹脂圧力をフ
イードバツク制御するようにしているから、指令
樹脂圧力の設定値を切換えるだけで保圧工程から
計量・混練工程へと圧力制御を円滑に移行させて
各工程毎の圧力制御を適確に行うことができ、保
圧工程から計量・混練工程へ移行する際にスクリ
ユーが不用意に後退して計量開始位置にばらつき
が生じたり、計量・混練のためのスクリユー回転
によつて背圧の制御が拘束されたりすることが全
くなく、所望の保圧及び計量条件で安定した成形
作業が可能となる。

また、従来の樹脂圧力センサのように金型内部
に検出手段を設ける必要がないので装置全体とし
ての耐久性に優れて安価であり、装着にあたり射
出成形機や金型の仕様変更を殆ど要とせず、しか
も、圧力検出手段である歪検出器を非回転体であ
るベアリングリテーナに設けたので、検出出力を
外部に取り出すにあたり歪検出器のリード線を外
部に引き出せば足り、構造が単純で製造及び保守
が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係わる樹脂圧力
制御装置を装備した射出成形機の射出装置を示す
部分縦断面図、第２図は、同実施例における射出
装置の駆動制御部の要部ブロツク図、第３図は、
同実施例におけるトランジスタPWM制御回路の
ブロツク図、第４図は、同実施例における圧力フ
イードバツク回路の詳細図である。 ７…スクリユー、１４…プレツシヤプレート、
１６…スラストベアリング、１９…ベアリングリ
テーナ、２６…歪ゲージ、２７…歪ゲージアン
プ、５２…圧力制御フイードバツク回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スクリユーを軸方向に駆動するサーボモーで
   射出を行わせると共に保圧及び背圧を制御する射
   出成形機における樹脂圧力制御装置において、モ
   ータによりスクリユー軸方向に駆動されるプレツ
   シヤープレートにスラストベアリングとベアリン
   グリテーナとを介して回転自在かつ軸方向移動不
   能にスクリユー軸を固着すると共に、該スクリユ
   ー軸を回転駆動する回転駆動手段との係合部を上
   記ベアリングリテーナよりも後方のスクリユー軸
   部に形設し、上記ベアリングリテーナに配設され
   樹脂に加わる圧力を検出する歪検出器と、上記サ
   ーボモータを制御するサーボ回路内で上記サーボ
   モータの出力を制限するトルクリミツト手段とを
   設け、上記トルクリミツト手段に指令樹脂圧力と
   上記歪検出器で検出された樹脂圧力との差を入力
   し、トルクリミツト手段によつて樹脂圧力をフイ
   ードバツク制御するようにしたことを特徴とする
   射出成形機における樹脂圧力制御装置。 ２ 指令樹脂圧力を直接トルクリミツト手段に入
   力するか指令樹脂圧力と検出樹脂圧力との差を入
   力するかを選択する切替えスイツチ手段を備えた
   請求項１記載の射出成形機における樹脂圧力制御
   装置。 ３ 上記歪検出器が保圧時に樹脂に加わる保圧圧
   力を検出する特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の射出成形機における樹脂圧力制御装置。 ４ 上記歪検出器が計量・混練時に樹脂に加わる
   背圧を検出する特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の射出成形機における樹脂圧力制御装置。