JPH0585617U - 電動式射出成形機の保圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 保圧制御の終盤において射出スクリューを所
定位置に停止させることを目的とする。 【構成】 射出スクリューを前進させるサーボモーター
の作動を制御するコントローラー２８と、前記射出スク
リューの位置を検出する位置検出手段２７とを備え、前
記コントローラー２８は、保圧時に前記サーボモーター
の速度を制御することにより樹脂圧力を制御する速度制
御回路Ｍ２と、前記位置検出手段からの情報に基づき、
前記サーボモーターの速度を制御する位置制御回路Ｍ１
と、保圧時の保圧指令信号に基づく速度指令値と前記位
置制御回路Ｍ１から出力される位置情報に基づく速度指
令値との比較を行い、その比較に基づいて前記両制御回
路を択一的に選択する速度スイッチング回路２９とが設
けられていることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、サーボモーターを射出スクリューの駆動源として用いる電動式射出 成形機の保圧制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般の射出成形機は、油圧シリンダー等のアクチュエーターで射出スクリュー を往復移動させ、この射出スクリューを前進移動させることによって射出スクリ ューの先端側の溶融樹脂を金型内に充填するようにしている。

【０００３】 このような射出成形機においては、射出スクリューを前進移動させて樹脂を金 型内に充填したのちに、さらにこの射出スクリューを先端側に押圧して金型内に 充填された樹脂に圧力（保圧力）を加える保圧を行い、金型内における樹脂の固 化に伴う収縮分を補うようにしている。

【０００４】 一方、前述の従来の射出成形機に対して、射出スクリューを電動機で駆動する 電動式射出成形機も開発されている。

【０００５】 この種の電動式射出成形機は、サーボモーターの回転運動を例えばボールねじ とこれに螺合するボルトナット等からなる運動変換機構を介して直線運動に変換 し、この運動変換機構によって、射出スクリューを往復移動させるようにしてい る。

【０００６】 そして、前記電動式射出成形機においては、図１に示すような制御を行ってい る。

【０００７】 すなわち、射出工程における充填制御は、サーボモーター１の回転角を位置検 出手段としてのエンコーダー２によって検出することにより射出スクリューの位 置を検出し、この位置情報と別途入力される射出速度指令信号Ａとに基づき、位 置制御回路Ｍ１と速度制御回路Ｍ２とによる２つの制御回路により、射出スクリ ューの速度を段階的に設定するとともに、各速度制御の段階に応じたトルクをト ルク制御回路において設定し、これらの設定値に基づく信号をサーボアンプ３へ 出力し、このサーボアンプ３から駆動信号を前記サーボモーター１へ出力するこ とによって行っている。

【０００８】 また、保圧制御は、、射出スクリューが所定位置に到達した時点で前記エンコ ーダー２からの信号により切り換えスイッチＳＷ１が切り換えられて、別途入力 される保圧指令信号Ｂに基づき、速度制御回路Ｍ２とトルク制御回路Ｍ３におい て射出スクリューの速度とトルクとを設定し、これらの設定値に基づく信号をサ ーボアンプ３へ出力し、このサーボアンプ３から前記サーボモーター１へ駆動信 号を出力することによって行っており、前記速度制御回路Ｍ２への指令値は、樹 脂圧力を検出する圧力センサー４からのフィードバック信号によって補正される ようになっている。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、保圧制御の段階では、射出スクリューが最前進位置近傍で前進後退 させられるが、前述の保圧制御方法であると、保圧制御中においてエンコーダー ２からの位置情報が各制御回路Ｍ１、Ｍ２に入力されないので、射出スクリュー の位置確認が不可能であることから、射出スクリューが必要以上に前進して、そ の先端が加熱シリンダーと接触ないしは衝突してしまうおそれがあり、そのため の対策が要望されている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案は、前述した課題を有効に解決し得る電動式射出成形機の保圧制御装置 を提供せんとするもので、特に、サーボモーターの回転運動を直線運動に変換し て、この直線運動によって射出スクリューを前進させることにより、射出スクリ ューの前方に充填された溶融樹脂を金型内に射出するとともに、この金型内に射 出された樹脂に圧力を加えて保圧を行う電動式射出成形機において、前記サーボ モーターの作動を制御するコントローラーと、前記射出スクリューの位置を検出 する位置検出手段とを備え、前記コントローラーは、保圧時に前記サーボモータ ーの速度を制御することにより樹脂圧力を制御する速度制御回路と、前記位置検 出手段からの情報に基づき、前記サーボモーターの位置と速度を制御する位置制 御回路と、保圧時の保圧指令信号と圧力センサーから出力される実保圧値との偏 差量に基づく速度指令値を制御する速度制御回路と、射出スクリューの位置が射 出スクリューの最前進端の手前位置に到達したとき、自動的にサーボモーターの 制御モードを速度制御モードから位置制御モードに切り替え、常に射出スクリュ ー最前進端位置の手前位置に停止することを可能にするスイッチング回路が設け られていることを特徴とする。

【００１１】

【作用】

本考案に係わる電動式射出成形機は、樹脂の射出操作に続いて保圧操作に入る と、コントローラーにおいて速度制御回路が選択されて、サーボモーターの速度 制御により保圧の制御が行われる。

【００１２】 そして、この保圧制御の最中においても、位置検出手段により射出スクリュー の位置が常時検出されており、保圧制御の終盤に射出スクリューが最前進位置近 傍に到達すると、前記位置検出手段からの情報に基づき、コントローラーの制御 モードが位置制御回路へ切り換えられ、この位置制御の下に、射出スクリューの 速度が制御されて、この射出スクリューが設定された停止位置へ向けて移動停止 させられる。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案の一実施例について、図２および図３を参照して説明すれば、図 ２において符号１０は、本実施例に係わる電動式射出成形機を示す。

【００１４】 まず、この電動式射出成形機１０の概略構成について説明すると、樹脂が溶融 されつつ供給される加熱シリンダー１１と、この加熱シリンダー１１に装着され 樹脂の原料を供給するホッパー１２と、前記加熱シリンダー１１内に回転自在に かつ加熱シリンダー１１の軸方向に移動自在に嵌装された射出スクリュー１３（ 本実施例ではスクリューを示した）と、この射出スクリュー１３に一体に取り付 けられた従動プーリ１４と、この従動プーリ１４にタイミングベルト１５を介し て連結された駆動プーリ１６と、この駆動プーリ１６に連結されて、前記射出ス クリュー１３へ軸回りの回転を与える第１サーボモーター１７と、前記射出スク リュー１３の後端部に連設されたスライダー１８と、このスライダー１８に、前 記射出スクリュー１３と同軸状に螺着されたねじ軸１９と、このねじ軸１９に、 従動プーリ２０、タイミングベルト２１、および、駆動プーリ２２を介して連結 された第２サーボモーター２３と、前記スライダー１８に装着されて前記射出ス クリュー１３が当接させられたロードセル２４と、このロードセル２４に接続さ れてその内部圧力を検出する圧力センサー２５と、前記第１サーボモーター１７ の回転角を検出する第１エンコーダー２６と、前記第２サーボモーター２３の回 転角を検出する第２エンコーダー２７と、前記各エンコーダー２６・２７からの 信号を受けるとともに、各サーボモーター１７・２３へ駆動信号を出力するコン トローラー２８とを備えている。

【００１５】 そして、前記コントローラー２８は、保圧時に前記第２サーボモーター２３の 速度を制御することにより樹脂圧力を制御する速度制御回路Ｍ２と、樹脂の射出 時および保圧時の終盤において、前記第２エンコーダー２７からの情報に基づき 前記第２サーボモーター２３の位置と速度を制御する位置制御回路Ｍ１と、前記 第２サーボモーター２３のトルクを制御するトルク制御回路Ｍ３との３つの制御 回路を備えているとともに、前記射出スクリュー１３が所定位置まで前進した際 に、前記射出スクリュー１３の制御モードを、速度制御回路Ｍ２による速度制御 モードから位置制御回路Ｍ１による位置制御モードへ切り換えるスイッチＳＷ１ と、射出スクリュー１３が所定の位置まで前進した際に、位置制御回路Ｍ１から の指令により前記スイッチＳＷ１の切り替えを行なう速度スイッチング回路２９ と、前記トルク制御回路Ｍ３への制御指令値を切り替えて前記トルク制御回路Ｍ ３に入力するスイッチＳＷ２およびこのスイッチＳＷ２を切り替えるトルクスイ ッチング回路３０と、前記トルク制御回路からの出力信号に基づいて、前記第２ サーボモーター２３へ駆動信号を出力するサーボアンプ３１とが設けられている 。

【００１６】 また、このコントローラー２８には、前記第１エンコーダー２６からの情報に 基づき前記第１サーボモーター１７の作動を制御する背圧制御回路（図示略）が 設けられている。

【００１７】 次いで、このように構成された本実施例の作用について説明すれば以下のとお りである。

【００１８】 まず、射出工程における充填制御においては、位置検出手段としての第２エン コーダー２７によって第２サーボモーター２３の回転角が検出されて、射出スク リュー１３の位置が検出され、この位置情報と速度設定器より別途入力される射 出速度指令信号Ａとに基づき、位置制御回路Ｍ１と速度制御回路Ｍ２とによる２ つの制御モードにより、射出スクリュー１３の位置に対応した射出スクリュー１ ３の速度が段階的に設定されるとともに、各速度制御の段階に応じたトルクがト ルク制御回路Ｍ３において設定され、これらの設定値に基づいた指令信号がサー ボアンプ３１へ出力され、このサーボアンプ３１において前記各指令信号に基づ いた駆動信号が前記第２サーボモーター２３へ出力される。

【００１９】 そして、この段階において前記トルクは第２サーボモーター２３の定格出力の ３００％まで許容できるように設定される。

【００２０】 これによって、射出スクリュー１３の速度が、その前進移動位置に応じて制御 されて、所定のプログラムに基づいた速度で溶融樹脂が金型内へ充填される。

【００２１】 このような操作の継続により、射出スクリュー１３が所定位置に到達して溶融 樹脂の射出が完了するが、ここで、位置制御回路Ｍ１にたいして別途設定された 充填速度ー圧力切り替え位置に達すると、この速度スイッチング回路２９の作用 により、前記スイッチＳＷ１が切り替えられて、速度制御モードから位置制御モ ードに移行し、電動式射出成形機１０の制御が充填制御から保圧制御に制御が切 り替わる。

【００２２】 一方、前述の保圧制御において、金型内に充填された樹脂の実圧力が、射出ス クリュー１３を介してロードセル２４によって常時検出されているとともに、圧 力センサー２５を経てフィードバックされ、このフィードバック信号と保圧指令 信号Ｂとの偏差量に基づいて補正された速度指令値とトルクの指令値とがサーボ アンプ３１へ出力されて、これらの指令値に基づき射出スクリュー１３が制御さ れ、これによって、保圧が精度よく制御される。

【００２３】 そして、この保圧制御は、充填制御が完了した時点から、設定された複数の圧 力を、それぞれの圧力毎に所定時間継続することにより行われる。

【００２４】 このように保圧制御は、充填制御が完了した時点から、複数の設定圧力とそれ ぞれの継続時間によって制御されるが、このような制御が行われている間におい ても、第２エンコーダー２７によって、射出スクリュー１３の位置が継続して検 出されており、この第２エンコーダー２７によって、前記射出スクリュー１３が 最前進位置近傍まで前進させられたことが検出された際に、前記位置制御回路Ｍ １から、射出スクリュー１３を強制的に減速停止させる速度指令値が速度スイッ チング回路２９へ出力される。

【００２５】 この位置制御回路Ｍ１からの速度指令値は、射出スクリュー１３の停止を目的 としており、したがって、保圧制御時における速度指令値よりも小さいものであ るから、速度スイッチング回路２９の作動により、スイッチＳＷ１が切り換えら れて、位置制御回路Ｍ１からの速度指令値が速度制御回路Ｍ２における制御値と なされ、この指令値に基づき射出プランジャ１３の速度が制御されて、所定の減 速度で減速されたのちに、所定の位置において停止させられる（この制御を停止 制御と称する）。

【００２６】 さらに、このような充填制御、保圧制御、ならびに、停止制御の過程において 、通常は、トルク制御回路Ｍ３には、第２サーボモーター２３の定格トルクの３ ００％までのトルクを許容するトルク指令値が入力されており、このトルク指令 値に基づきサーボアンプ３１から前記第２サーボモーター２３へ駆動信号が出力 される。

【００２７】 一方、前記速度制御回路Ｍ２からのトルク指令値と、保圧指令信号Ｂによるト ルク指令値とがトルクスイッチング回路３０に入力されて比較され、その比較結 果に基づきこのトルクスイッチング回路３０の作動によりスイッチＳＷ２が切り 替えられて、小さい方のトルク指令値がトルク制御回路Ｍ３へ選択的に入力され るので、各制御段階においてサーボモーター２３に過剰トルクが発生することが 防止される。

【００２８】 このように構成された本実施例の電動式射出成形機の保圧制御装置によれば、 保圧を第２サーボモーター２３の速度と圧力センサー２５からの実圧力との比較 によるフィードバック制御によって行われるとともに、射出スクリュー１３が最 前進位置に近づいた時点で、この射出スクリュー１３の速度制御が位置情報に基 づいて行われることにより、射出スクリュー１３が所定の位置に精度よく停止さ せられる。

【００２９】 この結果、射出スクリュー１３が必要以上に前進させられることによる、射出 スクリュー１３や加熱シリンダー１１の損傷が防止される。

【００３０】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案に係わる電動射出成形機における保圧制御装置は 、サーボモーターの回転運動を直線運動に変換して、この直線運動によって射出 スクリューを前進させることにより、射出スクリューの前方に移送された溶融樹 脂を金型内に射出するとともに、この金型内に射出された樹脂に圧力を加えて保 圧を行う電動式射出成形機において、前記サーボモーターの作動を制御するコン トローラーと、前記射出スクリューの位置を検出する位置検出手段とを備え、前 記コントローラーは、保圧時に前記サーボモーターの速度を制御することにより 樹脂圧力を制御する速度制御回路と、前記位置検出手段からの情報に基づき、前 記サーボモーターの位置と速度を制御する位置制御回路と、保圧時の保圧指令信 号と圧力センサーから出力される実保圧値との偏差量に基づく速度指令値を制御 する速度制御回路と、射出スクリューの位置が射出スクリューの最前進端の手前 位置に到達したとき、自動的にサーボモーターの制御モードを速度制御モードか ら位置制御モードに切り替え、常に射出スクリュー最前進端位置の手前位置に停 止することを可能にするスイッチング回路が設けられていることを特徴とするも ので、次のような効果を奏する。

【００３１】 保圧制御中において、射出スクリューが最前進位置に近づいた時点で、この射 出スクリューの速度制御を射出スクリューの位置情報に基づいて行うことにより 、射出スクリューを所定の位置に精度よく停止させることができる。 この結果、射出スクリューの必要以上の前進動作を防止して、射出スクリュー や加熱シリンダーの損傷を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電動射出成形機における従来の制御装置の概略
を示すブロック図。

【図２】本考案の制御装置の一実施例が適用された電動
式射出成形機の概略構成図。

【図３】本考案の一実施例を示すブロック図。

【符号の説明】

１０ 電動式射出成形機 １１ 加熱シリンダー １３ 射出スクリュー １８ スライダー １９ ねじ軸 ２３ 第２サーボモーター ２７ 第２エンコーダー（位置検出手段） ２８ コントローラー ２９ 速度スイッチング回路 ＳＷ１ スイッチ Ｍ１ 位置制御回路 Ｍ２ 速度制御回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーボモーターの回転運動を直線運動に
   変換して、この直線運動によって射出スクリューを前進
   させることにより、射出スクリューの前方に充填された
   溶融樹脂を金型内に射出するとともに、この金型内に射
   出された樹脂に圧力を加えて保圧を行う電動式射出成形
   機において、前記サーボモーターの作動を制御するコン
   トローラーと、前記射出スクリューの位置を検出する位
   置検出手段とを備え、前記コントローラーは、保圧時に
   前記サーボモーターの速度を制御することにより樹脂圧
   力を制御する速度制御回路と、前記位置検出手段からの
   情報に基づき、前記サーボモーターの位置と速度を制御
   する位置制御回路と、保圧時の保圧指令信号と圧力セン
   サーから出力される実保圧値との偏差量に基づく速度指
   令値を制御する速度制御回路と、射出スクリューの位置
   が射出スクリューの最前進端の手前位置に到達したと
   き、自動的にサーボモーターの制御モードを速度制御モ
   ードから位置制御モードに切り替え、常に射出スクリュ
   ー最前進端位置の手前位置に停止することを可能にする
   スイッチング回路が設けられていることを特徴とする電
   動式射出成形機の保圧制御装置。