JPH0372453B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） この発明は、射出成形機における型締め動作及
び射出用ノズル圧着動作の制御方法に関し、特
に、移動金型を固定金型に圧着させる際、及び射
出用ノズルを上記金型に圧着させる際に、高速か
つ無衝撃で目標物に接触させるための射出成形機
の制御方法に関する。

（発明の技術的背景とその問題点） 第２図は射出成形機の具体的な構造を示す図で
ある。同図において、モータ７及び１３は射出成
形機の固定された筺体４０に取付けられており、
このモータ７は樹脂の射出充填及び計量に用いら
れ、モータ１３は型締め及びノズル圧着に用いら
れる。このモータ１３の回転軸１３Ａにはギア４
１及び４２が装着され、モータ７の回転軸７Ａに
はギア４３及び４４が装着されており、これらギ
ア４１〜４４は回転軸１３Ａ及び７Ａの各端部に
設けられているクラツチ機構４５及び４６によつ
て駆動力の伝達が断続されるようになつている。
また、筺体４０にはクラツチ機構４７及び４８で
駆動力の伝達が断続される伝達軸４７Ａ及び４８
Ａが軸架されており、伝達軸４７Ａにはギア４９
及び５０が、伝達軸４８Ａにはギア５１及び５２
がそれぞれ装着されている。さらに、筺体４０に
は製品の形状が彫り込まれた金型３０を構成する
移動金型３０Ｃの移動を行なう駆動軸３０Ａが軸
架され、その端部に設けられているクラツチ機構
３１で駆動力の伝達が断続されるようになつてい
るギア３２〜３４が筺体４０内で装着され、駆動
軸３０Ａは更に上記金型３０の筺体３５に軸架さ
れている。筺体３５内の駆動軸３０Ａにはギア３
６が装着され、ギア３７を介して作動軸３８に回
転力を伝達し、この回転によつて型部材３９を摺
動軸３８Ａ，３８Ｂ上で摺動させて固定金型３０
Ｂに対して移動金型３０Ｃを前後進して、型締め
あるいは型開するようになつている。さらに、筺
体４０内にはスクリユー１に連結された軸１Ａが
設けられており、この軸１Ａにギア５３が装着さ
れ、このギア５３の内胴にベアリングを介して係
合された作動軸５４には更にギア５５が装着され
ている。

このような構成において、その射出成形の動作
を説明すると、まず射出成形機は型部材３９を前
進させて金型３０の移動金型３０Ｃを固定金型３
０Ｂに合せる型締と、この型締の圧力を増加する
昇圧と、ノズル５を上記金型３０の方向に前進さ
せるノズル前進と、溶融された樹脂の金型３０内
への射出充填と、樹脂の可塑化を行なう計量及び
冷却と、ノズル５を筺体４０方向に後退させるノ
ズル後退と、上記金型の降圧及び型開と、金型３
０内で成型された製品の突落し停止とを繰返して
行なう。ここにおいて、第２図は射出成形機の初
期状態を示しており、型締及び昇圧を行なう場合
にはモータ１３を駆動し、その回転駆動が回転軸
１３Ａ→ギア４１→図示されないギア→ギア３３
を介して駆動軸３０Ａに伝達され、ギア３６及び
３７を介して作動軸３８が回転されることによつ
て型部材３９が前進される。こうして型部材３９
が前進されてストツプ位置で停止することにより
所定圧まで昇圧され、型締めされると、クラツチ
機構９０１を切換えてギア３３からギア３６への
伝達を遮断し、クラツチ機構４５及び４７を切換
えて軸４７Ａのみを回転させることによつて筺体
４０の金型３０方向への移動を行ない、静止して
いる金型３０に対してノズル５を前進させる。な
お、ここにおいて、ノズル５の後退はモータ１３
の回転を逆にすることによつて行なわれ、また、
型開は上記型締の場合と逆にモータ１３を回転
し、型部材３９を後退させることによつて行なわ
れる。

そして、上述のように金型３０にノズル５が圧
着されると、全周面にネジ溝を付せられた棒状の
スクリユー１の回転により、ホツパ３に収納され
ている樹脂４はネジ溝を伝わつてシリンダ２へ送
られ、ヒータ（図示せず）で熱を加えられながら
スクリユー１の回転により剪断、混練されて可塑
化される。この時、充填した樹脂６の圧力により
スクリユー１が図示Ｎ方向に後退する。つまり、
計量時には溶融した樹脂６が外部に流れ出さない
構造となつており、シリンダ２内へノズル５やホ
ツパ３から空気が吸引されないようにすると共
に、正確な樹脂量を計量するようになつている。

ここにおいて、上述の型部材３９に取り付けら
れた移動金型３０Ｃと固定金型３０Ｂとを型締め
する際、モータ１３の駆動による速度制御によつ
て移動金型３０Ｃを固定金型３０Ｂに向つて前進
させ、この移動金型３０Ｃが固定金型３０Ｂに十
分近ずいた時に圧力制御に切換え、接触した後は
所定圧力で圧着することになる。ところが、この
速度制御を圧力制御に切換える位置又は時間が分
らず、速度制御を圧力制御に切換えた時に速度又
は圧力が不連続に変化してしまうとか、移動金型
３０Ｃが固定金型３０Ｂに接触するときに移動金
型３０Ｃの速度が大きいと、移動金型３０Ｃ及び
固定金型３０Ｂは共に剛体なので、互いに受ける
衝撃力によりダメージを受けるばかりでなく、こ
のような衝撃があれば、接触したとき起る振動に
より、その後の工程である所定圧力での圧着が完
了するまでに時間がかかり、また振動が収束しな
いうちに強制的にブレーキをかければ上述の圧着
が不完全になつてしまうし、接触する時の速度が
一定でなければ型締め力が一定でなくなつてしま
うという問題点がある。

また、同様に、上述のノズル５と金型３０とを
接触させる際、ノズル５をモータ１３の駆動によ
る速度制御によつて金型３０へ向つて前進させ、
ノズル５が金型３０に十分近づいた時に圧力制御
に切換え、接触した後は所定圧力で圧着すること
になる。ところが、この速度制御を圧力制御に切
換える位置又は時間が分らず、速度制御を圧力制
御に切換えた時に速度又は圧力が不連続に変化し
てしまうとか、ノズル５が金型３０に接触すると
きにノズル５の速度が大きいと、ノズル５と金型
３０は共に剛体なので、互いに受ける衝撃力によ
りダメージを受けるばかりでなく、このような衝
撃があれば、接触したとき起る振動により、その
後の工程である所定圧力での圧着が完了するまで
に時間がかかり、また振動が収束しないうちに強
制的にブレーキをかければ上述の圧着が不完全に
なつてしまうし、接触するときの速度が一定でな
ければ金型３０への押付け圧力が一定でなくなつ
てしまうといつた問題がある。

（発明の目的） この発明は上述のような事情からなされたもの
であり、その目的は、射出成形機の構成と相俟つ
て、移動金型を固定金型に圧着させる際、及び射
出用ノズルを上記金型に圧着させる際に、高速か
つ無衝撃で移動物を目標物に接触させることがで
きる射出成形機の制御方法を提供することにあ
る。

（発明の概要） この発明は、モータを駆動することによりギ
ア・クラツチ機構を介して型締めされる移動金型
を固定金型へ圧着させる、又はノズルを上記型締
めされた金型へ圧着させる射出成形機における制
御方法に関するもので、移動物である上記移動金
型又は上記ノズルを目標物である上記固定金型又
は上記金型方向に１つのモータにより速度制御で
移動させて接する直前で圧力制御に切換える際
に、上記移動物の定常速度、減速率及び慣性を考
慮に入れた減速曲線に基づいて求められた時間に
減速命令を発することにより、上記移動物が上記
目標物に接する直前で速度が零になるように制御
することにより、高速、且つ小さな衝撃で上記移
動物を上記目標物に圧着できるようにしたもので
ある。

（発明の実施例） この発明の実施例を説明するにあたつては、そ
の主要部についてのみ説明する方が分り易いの
で、以下に、第２図に示した射出成形機及びその
制御系の概略を示すブロツク構成図である第１図
を用いて説明する。

第１図に示すように、制御装置１５に型締め位
置指令Sc、射出用ノズル圧着位置指令Sn及びス
クリユー位置指令Siが順次入力されると、まず型
締めの際に、固定金型３０Ａと型締めされる移動
金型３０Ｂを図示Ｂ方向に定常時の速度で移動す
る演算された速度信号Vcが、モータ（M1）１３
に与えられ、このモータ（M1）１３に軸架され
たギア群４１，５５，３３を介して駆動軸３０Ａ
に伝達され、ギア３６及び３７を介して作動軸３
８が回転されることによつて型部材３９が前進さ
れる。こうして型部材３９が前進される過程にお
いて、モータ（M1）１３の連結されている位置
センサ１４は、周期的に作動軸３８の位置を検出
して移動型３０Ｃの位置Ｓを示す位置フイードバ
ツク信号Sfを上記制御装置１５に入力して、その
速度と共に監視されている。

次に、上述のようにして型締めされた金型３０
にノズル圧着の際に、上記射出用ノズル圧着位置
指令Snにより、上記型締めされた金型３０の射
出口に上記射出用ノズル５を圧着させるようにこ
の射出用ノズル５を定常時の速度で移動する演算
された速度信号Vnが、モータ（M1）１３に与え
られて駆動され、このモータ（M1）１３に軸架
されたギア群４１及び５５を介して連結されたボ
ールネジ１１が回転することにより、これに螺合
されたボールナツト１２に連結されている駆動台
１０上に載置・固定されたノズル５が前進され
る。こうしてノズル５が前進される過程におい
て、モータ（M1）１３に連結されている位置セ
ンサ１４は、周期的にボールナツト１２の位置、
つまりノズル５の位置を検出してノズル５の位置
Ｓを示す位置フイードバツク信号Sfを上記制御装
置１５に入力して、その速度と共に監視されてい
る。

そして、上述のようにしてノズル５の前面が金
型３０に圧着され、このノズル５から樹脂を射出
充填の際には、上記スクリユー位置指令Siによ
り、演算されたスクリユー回転信号Riがモータ
（M2）７に入力される。ここで、スクリユー回転
信号Riによりモータ（M2）７が回転することに
よりスクリユー１が回転され、ホツパ３から樹脂
４がシリンダ２へ送られ、スクリユー１により剪
断、混練されて可塑化された樹脂６がシリンダ２
内に満たされ、上記金型３０に充填すると共に、
この圧力によりスクリユー１は矢印Ｎ方向に後退
する。このとき、シリンダ２内に空気が吸引され
ないようにしながら正確な樹脂量を計量する。こ
こで、モータ７に連結されている回転数センサ８
は、スクリユー１の回転数ｎを検出してスクリユ
ー回転数フイードバツク信号Rfを制御装置１５
に入力している。

このため、この発明では速度制御で移動金型３
０Ｃ又はノズル５を高速前進させ、移動金型３０
Ｃ又はノズル５が固定金型３０Ｂ又は金型３０に
接する直前で一旦速度を零とし、そこから低速低
圧で移動金型３０Ｃ又はノズル５が固定金型３０
Ｂ又は金型３０に接するようにすることにより接
触時の衝撃を小さくし、且つ短時間で完全な圧着
を行なうようにするものである。そして、この固
定金型３０Ｂ又はノズル５を固定金型３０Ｂ又は
金型３０に圧着させる過程は、クラツチの切換え
だけで共にモータ（M1）１３を用いて実施して
おり、且つその制御方法は同一であるので、以下
に、このノズル５の金型３０への圧着制御方法に
ついて詳細に説明することにする。

第３図はこの発明の原理を説明するためのノズ
ル５の動作特性を示すグラフであり、横軸に時間
ｔ、縦軸にノズル５の速度Ｖをとつたものであ
る。ノズル５の速度が時間ｔ０では速度はV₀で
あり、時間ｔ０において特性LL０なる速度指令
が出されるが、ノズル５の実際の速度は特性LL
１となり、時間ｔ３にて速度が零になることを示
している。ここで、ｕは減速度、ωcはスピード
ループゲインである。この動作特性においてこの
発明の原理を説明すると、ノズル５は速度V₀に
なるように速度制御され、上述のように周期的に
速度及び位置を監視されている。そして、ノズル
５が金型３０に接する位置と現在位置との差が、
現在の速度から金型３０に接する点で速度を零に
するように減速するのに必要な距離と等しくなつ
た時点で、減速を開始するようにする。つまり、
時間ｔ０で特性LL０なる速度指令が出され、こ
の指令通りノズル５が動けば時間ｔ２において速
度は零となる。しかし、ノズル５は慣性を有する
から実際の速度は特性LL１となり、時間ｔ３に
おいて速度零となつたところで丁度ノズル５が金
型３０に接することになる。この特性LL１の速
度が零近くなつたときの勾配は特性LL１の勾配
と等しく、減速度ｕがその勾配となつている。そ
して、特性LL１の勾配ｕで一定となつた特性LL
２と速度V₀一定の直線との交点Ｃの時間ｔ１は
スピードループゲインωcの逆数に等しいから、
直線LL２と縦軸との交点、つまり速度V₁は
（V₀ ⁺u／ωc）となるから、ｔ３は（V₀／u⁺1／
ωc）となる。ここで前述の、ノズル５が金型３
０に接する点で速度が零にするように減速するの
に必要な距離をABCDで囲まれた面積Ｓ１に相
当するものとすると、 S1＝１／２V₀ ²／ｕ＋V₀／ωc……(1) となる。しかし、ノズル５の実際の動きは特性
LL１となるから、時間ｔ０での位置から実際に
速度が零となるまでの距離は、直線AB及びAD
と曲線LL１とで囲まれた面積Ｓ２に相当するも
のとなる。従つて、直線DCとBC及び曲線LL１
で囲まれた面積をＳ３とすれば、 S2＝S1−S3 ……(2) となるから、ノズル５が金型３０に接するまでの
距離が面積Ｓ１に相当する距離となつた時点で減
速指令が出されれば、必ず金型３０に接する手前
でノズル５の速度を零とすることができる。そし
て、どの程度手前で速度零とするかは、スピード
ループゲインωcにより決定されるから、ノズル
５の動きの安定性からみて、このスピードループ
ゲインωcを大きくとればとる程、金型３０に接
する点に近い地点でノズル５は速度零にすること
ができる。つまり、金型３０に接する点で速度零
になるように減速指令を出すと、速度制御ループ
系の制御幅によりノズル５の速度が零となる以前
に金型３０と接して衝撃を与える場合が必ずある
ので、金型３０と接する手前でしかも直前でノズ
ル５の速度を零にしてしまうというのがこの発明
の要点である。そして、この速度が零となつた後
は速度制御から圧力制御に初換えることにより、
安定した金型３０への圧着が可能となる。

また、上述の如く、上記型締めの際の移動金型
３０Ｃの固定金型３０Ｂへの圧着制御方法も、全
く同一の手法で実施することができる。

なお、上述の実施例において、モータは直流で
も交流制御でも良く、移動金型及びノズルの位置
移動はボールスクリユーとボールナツトの組合せ
の他、モータ駆動でガイド上を走行させたりする
ことも可能である。

（発明の効果） 以上のようにこの発明の射出成形機の制御方法
によれば、移動金型３０Ｃを高速移動して固定金
型３０Ｂに節する手前で、またノズル５を高速移
動して金型３０に接する手前でともにその移動速
度を零にすることができるので、接触時の衝撃、
振動を押えることができ、且つ減速前の速度に関
係なく圧着力を一定にすることができる。従つ
て、出来上り整品のばらつきが少ない等の品質の
向上と、整品完成までの時間短縮による生産性向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用できる射出成形機の一
実施例を示すブロツク構成図、第２図は射出成形
機の具体的な構造を示す構成図、第３図はノズル
の動作特性を示すグラフである。 １……スクリユー、２……シリンダ、３……ホ
ツパ、４，６……樹脂、５……ノズル、７，１３
……モータ、８……回転数センサ、１０……駆動
台、１１……ボールスクリユー、１２……ボール
ナツト、１４……位置センサ、１５……制御装
置、３０……金型、３０Ｂ……固定金型、３０Ｃ
……移動金型、４０，３５……筺体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ モータを駆動することによりギア・クラツチ
   機構を介して移動物を移動させて目標物へ圧着さ
   せる射出成形機における制御方法において、１つ
   のモータにより前記移動物を前記目標物方向に速
   度制御で移動させて接する直前で圧力制御に切換
   える際に、前記移動物の定常速度、減速率及び慣
   性を考慮に入れた減速曲線に基づいて求められた
   時間に減速命令を発することにより、前記移動物
   が前記目標物に接する直前で速度が零になるよう
   に制御することを特徴とする射出成形機の制御方
   法。