JPH0431486B2 - - 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の可塑化制御装置に関する
ものである。

（従来技術とその問題点） 射出成形機の可塑化プロセスでは、加熱シリン
ダおよびスクリユの回転によつて樹脂を加熱・混
練し、射出するために必要な一定量の樹脂を溶融
する。成形品の形状や密度を一様にするためには
可塑化プロセスで溶融される樹脂の温度や粘度を
一様にしなければならない。

従来の可塑化プロセスの制御では、スクリユの
回転数、背圧が一定あるいは階段上のパターン
（スクリユ位置の関数）になるように制御を行つ
ていた。しかし実際には樹脂のかみ込みが悪くス
クリユが空回りし、樹脂が過熱したり、逆に次々
に樹脂が送られ、混練不足となり樹脂の温度や粘
度に不均一な状態が生じていた。

（考案の目的） 本発明は溶融樹脂の均一性を保つため、スクリ
ユの回転数、後退速度から混練の状態を代表する
量としてすべり量を計算し、この値を目標値とし
て可塑化プロセスを制御する装置を提供しようと
するものである。

（考案による解決手段） 射出成形機のスクリユの回転数ｎ、背圧Pb、
後退速度Ｖ、位置ｌ及び加熱シリンダの温度θcを
検出する検出器を有し、これら検出器による検出
量のうち、スクリユの回転数ｎと後退速度Ｖから
演算装置によつてすべり量Ｓ＝V₀−Ｖ／V₀（ただ し、V₀＝S₁rn／S₂とする） を計算して可塑化プロセスの混練の指標とし、す
べり量Ｓが樹脂や成形品ごとに予め決められた値
となるように上記各検出値から目標となるすべり
量Srをグラフによつて求め、その値と実際のす
べり量の差に比例した操作量i₂によつて射出シリ
ンダを駆動し、すべり量を制御して、可塑化プロ
セスを制御するようにした。

（実施例） 第１図において、１は金型、２は加熱シリンダ
である。３はホツパで、樹脂は該ホツパから加熱
シリンダ内に供給される。４はシリンダを加熱す
るバンドヒータ、５は溶融樹脂のリザーバであ
る。６はスクリユで油圧モータ８で駆動される。
７は射出シリンダでこれによりリザーバ内の溶融
樹脂を金型１に向つて射出する。

９は圧力検出器でスクリユの背圧Pbを検出す
る。１０は位置検出器で、スクリユの位置ｌを検
出する。１１は速度検出器でスクリユの後退速度
Ｖを検出する。１２は回転数検出器で、スクリユ
の回転数ｎを検出する。１３はサーボバルブで油
圧モータ８と油圧ポンプ１６の間に設けられてい
る。１７は油タンクである。１４もサーボバルブ
で、射出シリンダ７と油圧ポンプ１６の間に設け
られている。１８は温度検出器で、これにより加
熱シリンダの温度θcが検出される。なお１５は演
算装置である。

さて射出成形機の可塑化プロセスでは、加熱シ
リンダ２およびスクリユ６の回転によつて樹脂を
加熱・溶融している。このときスクリユ６に射出
シリンダ７によつて背圧をかけながら回転による
発熱（剪断発熱）量を制御している。またスクリ
ユ６の回転によつて第１図のホツパ３からリザー
バ５まで樹脂が送られていくが、その量はスクリ
ユ６の回転数、背圧、スクリユの位置、スクリユ
形状、樹脂やシリンダ温度等によつて異なる。送
られる樹脂量が少ない場合はスクリユ６の溝に滞
留する時間が長いため、混練がよく行われるが、
滞留時間が長過ぎると樹脂の過熱をまねくことに
なる。逆に送られる樹脂量が多い場合は混練が悪
く樹脂の温度や粘度が不均一となる。

したがつて従来のようにスクリユ６の背圧や回
転によつて発熱量を制御するばかりでなく、樹脂
の混練の状態を制御すれば、樹脂の温度や粘度を
均一にすることができる筈である。上記のように
混練の状態は樹脂の送り速度に現われ、その速度
はスクリユ６の後退速度に比例するため（樹脂が
スクリユ６の先端からリザーバ５へ送られるとそ
の分だけスクリユ６が後退する）、本発明ではス
クリユ６の後退速度を測定して混練の指標を次の
ように計算する。

スクリユ６の回転によつて樹脂が全く滞留する
ことなくホツパ３からリザーバ５へ送られるとき
のスクリユ６の後退速度をV₀、実際のスクリユ
６の後退速度をＶとして、 Ｓ＝V₀−Ｖ／V₀ ………(1) を計算する。これは樹脂がスクリユ６の溝の中で
すべつていることを表わし、Ｓはすべり量として
定義する。Ｓが大きいほどすべり量が大きく、ス
クリユ６の溝に滞留する樹脂の割合が多く混練が
よく行われていることになる。したがつてＶを測
定してＳを計算することによつて混練の状態を知
ることができる。このときV₀は次式によつて計
算できる。

V₀＝S₁rn／S₂ ………(2) ただしS₁はスクリユの溝の断面積、S₂はスクリ
ユの断面積、ｒはスクリユの半径、ｎはスクリユ
の回転速度を表わす。

一方、すべり量はスクリユの背圧Pbによつて
異なり、その関係は第２図のようになる。Ｓ＝１
はスクリユが完全に空回りし樹脂が送られない状
態であるから通常はＳ＜１の範囲で運転する。Ｓ
は加熱シリンダの温度θc、スクリユの位置ｌ、ス
クリユの回転数ｎによつても異なるのでこれらの
値が大きくなつたときの曲線を第２図中に一点鎖
線で示してある。

本発明の構成は以上のごとく、スクリユ６の回
転数ｎ、背圧Pb、後退速度Ｖ、位置ｌの各検出
器とそれらの値から上記(1)、(2)式の関係によつて
目標とするすべり量Srを計算し、サーボバルブ
１４への操作量i₂を演算装置１５（これはマイク
ロコンピユータで実現する）で決定するようにな
つている。

（発明の作用） スクリユの回転によつて生じる剪断発熱量は、
スクリユ６の回転数ｎにほぼ比例する。したがつ
て可塑化に必要な発熱量はスクリユ６の回転数を
i₁を操作することによつて制御する。この状態で
第１図の検出器によつて測定されるｎ、Ｖから
(1)、(2)式の関係によつてすべり量Ｓを計算する
（第３図の）。

つぎにθc、ｌ、Pb、ｎの値に応じて第２図の
関係から目標となるすべり量Srが求まり（第３
図の）、この値と実際のすべり量Ｓの差にゲイ
ンＫを掛けて操作量i₂を求めて射出シリンダ７に
よつてすべり量を制御する。

なお、第２図のグラフは予め実験によつて求
め、マイクロコンピユータのメモリ内にテーブル
として与えておく。

（発明の効果） 射出成形機のスクリユの回転数ｎ、背圧Pb、
後退速度Ｖ、位置ｌ及び加熱シリンダの温度θcを
検出する検出器を有し、これら検出器による検出
量のうち、スクリユの回転数ｎと後退速度Ｖから
演算装置によつてすべり量Ｓ＝V₀−Ｖ／V₀を計算し て可塑化プロセスの混練の指標とし、すべり量Ｓ
が樹脂や成形品ごとに予め決められた値となるよ
うに上記各検出値から目標となるすべり量Srを
グラフによつて求め、その値と実際のすべり量の
差に比例した操作量i₂によつて射出シリンダを駆
動し、すべり量を制御して可塑化プロセスを制御
するようにした。

これによれば、均一な樹脂の溶融状態を実現す
ることができ、さらにすべり量Ｓを監視すること
によつて樹脂の過熱や混練不足を知ることができ
るので、可塑化プロセスの監視装置として使用す
ることもできるようになつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る可塑化プロセス制御系を
備えた射出成形機。第２図は背圧とすべり量の関
係グラフ。第３図は制御装置内に於ける制御演算
の説明図。 図において；１……金型、２……加熱シリン
ダ、３……ホツパ、４……バンドヒータ、５……
リザーバ、６……スクリユ、７……射出シリン
ダ、８……油圧モータ、９……圧力検出器、１０
……位置検出器、１１……速度検出器、１２……
回転数検出器、１３……サーボバルブ１、１４…
…サーボバルブ２、１５……演算装置（マイクロ
コンピユータ）、１６……油圧ポンプ、１７……
油タンク、１８……温度検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 射出成形機のスクリユの回転数ｎ、背圧Pb、
   後退速度Ｖ、位置ｌ及び加熱シリンダの温度θcを
   検出する検出器と、これら検出器による検出量の
   うち、スクリユの回転数ｎと後退速度Ｖから演算
   装置によつてすべり量Ｓ＝V₀−Ｖ／V₀ （ただしV₀は樹脂の滞留のないときのスクリユ
   の後退速度で、V₀＝S₁rn／S₂によつて求められる。 ここでS₁はスクリユの溝の断面積、S₂はスクリユ
   断面積、ｒはスクリユ半径である）を計算して可
   塑化プロセスの混練の指標とし、すべり量Ｓが樹
   脂や成形品ごとに予め決められた値となるように
   上記各検出値から目標となるすべり量Srをグラ
   フによつて求め、その値と実際のすべり量の差に
   比例した操作量i₂によつて射出シリンダを駆動
   し、すべり量を調節する制御装置とよりなること
   を特徴とする射出成形機の可塑化制御装置。