JPH0613185B2

JPH0613185B2 - 電動式射出成形機における保圧力制御装置

Info

Publication number: JPH0613185B2
Application number: JP21338586A
Authority: JP
Inventors: 正昭吉田; 昭司宮嶋
Original assignee: Niigata Engineering Co Ltd
Current assignee: Niigata Engineering Co Ltd
Priority date: 1986-09-10
Filing date: 1986-09-10
Publication date: 1994-02-23
Anticipated expiration: 2009-02-23
Also published as: JPS6369618A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、金型に樹脂を供給し固化させる過程におい
て、スクリユーを介して金型内の樹脂にかける保圧力を
制御する電動式射出成形機における保圧力制御装置に関
する。

〔従来の技術〕

従来、圧力制御装置として、油圧を用いて制御するもの
が知られている。すなわち、この油圧式圧力制御装置
は、油圧力によって型閉工程の型閉(締)圧力や、射出工
程の射出圧力、保圧力等を制御して、型閉時に金型に無
理な力が加わるのを防止し、金型を保護するとともに、
金型内に樹脂を射出する場合に、所定の型締付力を保持
する一方、金型内に充分に樹脂を供給し、かつ金型内の
樹脂にかかる圧力を所定の値に保って、金型内に成形さ
れる製品の品質を良好に維持するようになっている。

しかしながら、上記のように油圧によって圧力制御を行
うようにすると、連続的に繰り返して射出成形を行うう
ちに、油圧回路の作動油の温度が変化して、それに伴い
作動油の粘度が変わり、上記型閉(締)圧力、射出圧力、
保圧力等が変動するという問題があり、これにより、成
形品の品質に悪影響が生じるという問題があった。

そこで、近年、射出成形機として、電動式の駆動装置を
備えたものが使用されている。この電動式射出成形機は
従来の油圧駆動式に比べて、制御が容易であること、精
密な制御ができること、装置が簡単で扱いやすいことな
どの利点を有しており、本出願人は、新規な射出成形機
（電動式射出成形機）における圧力制御装置を提案した
（特開昭６１−１９５８１９号公報）。

この電動式射出成形機の保圧力制御装置は、射出用のス
クリューをボールねじ及びナットで進退させる電動サー
ボモータの回転速度(速度指令値)を一定に保ったまま、
トルクを保圧の進行に合わせ何段かに変化させる構成と
されている。

この保圧力制御装置によれば、油圧駆動方式の問題点を
解消して保圧力を容易にかつ確実に制御することがで
き、高品質の成形品を得ることができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、理論的に圧力はトルクに比例し、しかも保圧
力制御においてスクリューはほとんど動かないものであ
るから、常識的には保圧力制御はトルク制御で充分でそ
れ以外には方法がないと考えられるところ、上記の電動
式射出成形機を実際に動かしてみると、必ずしもそうと
は言えない事態を生じることが度々あった。

これは、制御の対象圧力が低く、しかもスクリューの軸
方向移動を止めない計量(供給)工程の背圧制御の場合と
違って、射出(保圧)工程の保圧制御においては、電動モ
ータの回転力を移動力に変えてスクリューを直線的に前
進させるボールねじ等の機械系が、スクリューが実質的
にほとんど移動せず、しかも圧力が非常に高い保圧工程
の特殊性に起因して、ボールねじのナットに対する食込
み等により摩擦力が異常に大きくなって膠着状態とな
り、トルク制限値をいくら下げても実際の圧力が下がら
なかったり、また、一旦下がると逆に下がり過ぎてしま
うことが原因であることが分かった。

本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、
ボールねじ等の機械系が膠着状態とならず、保圧力を良
好な応答性で精密に制御することができる、電動式射出
成形機における保圧力制御装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本発明は、射出筒内に挿
入されたスクリューを電動モータによるねじの回転で軸
方向に移動させ、射出筒内で可塑化された樹脂を金型に
射出するようにした電動式射出成形機において、上記ス
クリューにかかる圧力を検出する圧力検出器と、上記電
動モータを回転駆動するモータ駆動機構と、トルクリミ
ッタ指令信号をモータ駆動機構に出力して電動モータの
トルクを予め設定された保圧力設定値よりも大きい保圧
力が得られるトルクに保たせながら、上記圧力検出器の
検出値を上記保圧力設定値と比較してその差に応じた速
度指令値を上記モータ駆動機構に出力し、上記圧力検出
値が上記保圧力設定値と等しくなるようにフィードバッ
ク制御して上記電動モータの回転方向と回転速度を制御
させる制御機構を具備した構成とした。

〔作用〕

制御機構は、圧力検出器の検出値を予め設定された保圧
力設定値と比較してその差に応じた速度指令値をモータ
駆動機構に出力し、上記圧力検出値が上記保圧力設定値
と等しくなるようにフィードバック制御する。このた
め、電動モータは、その回転速度と回転方向を瞬間的か
つ頻繁に変化させるようになり、スクリューを軸方向に
移動させるねじの食込みが防止されて保圧力が良好な応
答性のもとに精度よく制御されるようになる。

〔実施例〕

以下、第１図ないし第４図を参照して本発明の一実施例
を説明する。

図中１は、射出成形機の射出筒であり、この射出筒１の
先端部は固定盤２の射出入口２ａにおいて固定型２ｂに
押し付けられているとともに、射出筒１の上部には、射
出筒１内に樹脂を供給するホッパ３が配設されている。
そして、射出筒１内には、スクリユー４が挿入されてお
り、このスクリユーの基端部はスプライン軸５に取り付
けられている。このスプライン軸５は、外周部が支持部
材６の一端部に回転自在に支持された回転部材５ａに嵌
合され、該回転部材５ａと一緒に回転し、かつ軸方向に
は回転部材５ａと相対移動できるようになっている。

また、回転部材５ａの先端部に装着されたタイミンング
プーリ７が、タイミングベルト８を介してスクリユー回
転用モータ（直流モータ）９の回転軸９ａに装着された
タイミングプーリ１０に連結されており、このスクリユ
ー回転用モータ９を駆動することにより、上記スクリユ
ー４が回転するようになっている。さらに、スクリユー
回転用モータ９には、ブレーキ装置が内蔵されており、
このブレーキ装置を励磁してスクリユー回転用モータ９
の回転軸９ａを固定するようになっている。

上記スプライン軸５の基端部の回りには、両端内部にそ
れぞれ第１、第２軸受収容部１１ａ，１１ｂを形成した
筒状部材１１が遊嵌されており、筒状部材１１の一端側
(第２図において左端側)の第１軸受収容部１１ａとスプ
ライン軸５の基端部との間には、第１軸受収容部１１ａ
の奥側から順に、挾持部材１２、圧力検出器１３及びス
ラスト軸受１４が、第１軸受収容部１１ａの肩部１１ｄ
とスプライン軸５に嵌合した押え部材１５とによって挾
持された状態で装着されている。この圧力検出器１３
は、スクリユー４にかかる圧力を電気的に変換する歪ゲ
ージ式荷重変換器である。

さらに、上記筒状部材１１の他端側の第２軸受収容部１
１ｂとスプライン軸５の基端部との間には、一端を筒状
部材１１の内部の中央小径部１１ｃにラジアル軸受部１
６ａを嵌入したスラスト軸受１６が、介在部材１７及び
スプライン軸５の基端部にねじ込まれた固定部材１８に
よって固定された状態で装着されており、これらのスラ
スト軸受１４，１６により、スプライン軸５の基端部が
筒状部材１１に周方向に回転自在に連結されている。そ
して筒状部材１１の他端側の外周部には、筒状の可動部
材１９の一端部がねじ込まれている。

上記可動部材１９の他端のナット部１９ａには、射出用
ボールねじ２０が螺入されており、この射出用ボールね
じ２０の基端部は射出用出力軸２１の一端部に固着され
ている。この射出用出力軸２１は上記支持部材６の他端
部に回転自在に支持されており、射出用出力軸２１の他
端部には、射出用電磁クラッチ２２が取り付けられてい
るとともに、射出用出力軸２１の回転位置（回転量）を
検出することにより上記スクリユー４の軸方向位置を検
出する射出位置検出用エンコーダ（射出位置検出器）２
３が装着されている。

また、上記支持部材６と射出用電磁クラッチ２２との間
の射出用出力軸２１には、タイミングプーリ２４が回転
自在に取り付けられているとともに、このタイミングプ
ーリ２４の射出用電磁クラッチ２側には吸着板２５が一
体的に連結されており、射出用電磁クラッチ２２が励磁
されると射出用電磁クラッチ２２とタイミングプーリ２
４とが連結するようになっている。

このタイミングプーリ２４は、タイミングベルト２６を
介して、駆動軸２７の一端部の装着されたタイミングプ
ーリ２８に連結されており、駆動軸２７の他端部は接手
２９を介して、射出・型開閉用モータ（交流式電動サー
ボモータ）３０の両端から突出している回転軸３０ａの
一端部に連結されている。そして、この回転軸３０ａの
他端部には、射出・型開閉用モータ３０の回転を検出す
るモータ回転検出用エンコーダ(回転検出器)３１が装着
されている。

上記駆動軸２７の中間部には、型開閉用電磁クラッチ３
２が取り付けられている。この型開閉用電磁クラッチ３
２とタイミングプーリ２８との間の駆動軸２７には、タ
イミングプーリ３３が相対回転自在に取り付けられてい
るとともに、このタイミングプーリ３３の型開閉用電磁
クラッチ３２側には、吸着板３４が一体的に連結されて
おり、型開閉用電磁クラッチ３２が励磁されると、型開
閉用電磁クラッチ３２とタイミングプーリ３３とが連結
するようになっている。

このタイミングプーリ３３は、タイミングベルト３５を
介して、第１伝動軸３６の一端部に装着されたタイミン
グプーリ３７に連結されており、第１伝動軸３６の他端
部には、滑動接手３８を介して第２伝動軸３９の一端部
が連結されている。そして、第２伝動軸３９の他端部に
装着されたタイミングプーリ４０が、タイミングベルト
４１を介して、型開閉用出力軸４２の一端部に装着した
タイミングプーリ４３に連結されているとともに、型開
閉用出力軸４２は、エンドプレート４５に回転自在に支
持されている。また、上記型開閉用出力軸４２の他端部
には型開閉用ボールねじ４４の基端部が一体的に連結さ
れている。

上記型開閉用ボールねじ４４は、取次部材６０の基端部
のナット部６０ａに螺入されている。また、この取付部
材６０の先端部には、移動盤６１が取り付けられてお
り、この移動盤６１は上記固定盤２とエンドプレート４
５との間に水平に配設されたガイド軸６２に支持され
て、水平方向に往復移動するようになっている。そし
て、上記移動盤６１が最も固定盤２側に近く移動する
と、移動盤６１に取り付けられた移動型６１ａと固定盤
２に取り付けられた固定型２ｂが密着して、両金型６１
ａ，２ｂにより内部にキャビティ(空隙)が形成されるよ
うになっている。

さらに、上記エンドプレート４５のタイミングプーリ４
３側には、電磁ブレーキ６３が取り付けられ、また、該
タイミングプーリ４３には、電磁ブレーキ６３に対向し
て吸着板６４がそれぞれ配設されており、電磁ブレーキ
６３が励磁されると、電磁ブレーキ６３とタイミングプ
ーリ４３とが連結し、型開閉用出力軸４２が固定される
ようになっている。

また、この型開閉用出力軸４２の一端部には、型開閉用
出力軸４２の回転角度(回転量)を検出することにより、
上記移動型６１ａの位置を検出する型位置検出用エンコ
ーダ(型位置検出器)６５が装着されている。

上記射出位置検出器２３、型位置検出器６５及び圧力検
出器１３からの検出信号Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３が、上記スク
リユー４及び移動型６１ａの速度、位置、圧力制御を行
う状態制御機構６６に入力されることにより、状態制御
機構６６は、予め入力された各種の速度、位置、圧力の
設定値に基づいて、上記直流モータ９に回転指令信号Ｓ
_５を出力するとともに、上記交流サーボモータ３０を駆
動するサーボモータ駆動機構６７に対して、速度指令信
号Ｓ_６及びトルクリミッタ指令信号Ｓ_７を出力し、か
つ、射出成形工程の総合的なシーケンス(手順)を制御す
るシーケンス制御機構(シーケンサ)６８に対して、エジ
ェクタ後退位置信号、型開完了信号、型閉完了信号、設
定位置信号、金型保護位置信号、計量完了信号、内圧除
去完了信号等を出力するようになっている。

上記シーケンス制御機構６８は、上記各信号に応じて、
各電磁クラッチ２２，３２、電磁ブレーキ６３及び上記
直流モータ９のブレーキ装置に対して励磁信号をそれぞ
れ出力するとともに、上記状態制御機構６６に対して、
型閉指令、型開指令、射出指令、スクリユー無転後退指
令、スクリユー回転指令、正転圧力指令、金型保護指
令、逆転圧力指令等の信号を出力し、かつ上記サーボモ
ータ駆動機構６７に対して回転可能、比例制御、正転禁
止、逆転禁止等の信号を出力するようになっている。

さらに、上記サーボモータ駆動機構６７は、回転検出器
３１からの回転検出信号Ｓ_８及び、上記状態制御機構６
６とシーケンス制御機構６８からの各信号に応じて、上
記交流サーボモータ３０に対して駆動信号Ｓ_９を出力す
るものであり、その概要を第３図に基づいて説明する
と、上記状態制御機構６６からの速度指令信号Ｓ_６は、
サーボモータ駆動機構６７の速度制御回路７０に入力さ
れており、この速度制御回路７０は、上記速度指令信号
Ｓ_６と、上記回転検出信号Ｓ_８に基づいて速度検出回路
７１により算出した速度検出値（速度フィーバック値）
とを比較するものである。

この速度制御回路７０の出力信号と、上記回転検出信号
Ｓ_８により回転方向検出回路７２が検出した射出・型開
閉用モータ３０の回転方向信号と、電流制限回路(アン
プ)７３を介して入力された上記トルクリミッタ指令信
号Ｓ_７とが入力されている電流比較回路７４は、電流制
限制御回路７３の出力値を速度制御回路７０の出力値が
越えないようにするものである。

そして、この電流比較回路７４の出力値と、射出・型開
閉用モータ３０の電流を検出する２つの検出器７５，７
５の出力に応じて電流検出回路７６が算出した電流値と
が電流制御回路７７に入力されており、両者の差に応じ
て出力される電流制御回路７７の出力値に基づいて、Ｐ
ＷＭ制御回路７８は、パルス幅を変調したパルス信号を
パワートランジスタ回路７９に入力するようになってい
る。

このパワートランジスタ回路７９は、上記パルス信号に
基づいてトランジスタの導通時期を制限するようになっ
ており、整流回路８０で商業周波数の交流から変換され
た直流は、パワートランジスタ回路７９により、上記Ｐ
ＷＭ制御回路７８のパルス信号に応じて所定の周波数の
交流に変換されて交流サーボモータ３０に供給されるよ
うになっている。

次に、上記のように構成された電動式射出成形機におけ
る圧力制御について説明する。

まず、射出成形機の運転に先立って、状態制御機構６６
に対して予め各種の速度、位置、圧力の設定値を入力し
ておく。次いで、連続して射出成形工程を行うが、その
１サイクルの工程について第４図に示す動作チャート図
に基づいて詳述する。なお、第４図に記入された「＋」
は交流サーボモータ３０の正転時、「−」は逆転時のト
ルクリミッタ出力である。

シーケンス制御機構６８は、１つの射出成形工程の終了
時に励磁していた電磁ブレーキ６３を消磁するとともに
型開閉用電磁クラッチ３２を励磁して交流サーボモータ
３０と移動型６１ａ側を連結する。この時、サーボモー
タ駆動機構６７は、シーケンス制御機構６８からの回転
可能信号により、交流サーボモータ３０を回転させるこ
とができる状態になっており、また、スクリユー回転用
モータ９のブレーキ装置が、シーケンス制御機構６８に
より励磁されているため、スクリユー回転用モータ９は
回転しない。

この状態で、型閉開始時刻ｔ_０になると、シーケンス制
御機構６８からの指令信号により、状態制御機構６６
は、第１型閉速度を指令する速度指令信号(電圧)Ｓ_６を
サーボモータ駆動機構６７に対して出力するとともに、
最大発生トルク（交流サーボモータ３０の、例えば定格
電流の３００％値）まで出力できるトルクリミッタ指令
信号(負電圧)Ｓ_７を出力する。これにより、サーボモー
タ駆動機構６７が交流サーボモータ３０に対して駆動信
号Ｓ_９を出力するから、交流サーボモータ３０は逆転方
向にフィードバック制御されて上記第１型閉速度に基づ
いた回転数で回転する。この時、交流サーボモータ３０
の電流は定格電流の３００％までは制御されることはな
い。

そして、交流サーボモータ３０の回転は、接手２９、駆
動軸２７、型開閉用電磁クラッチ３２、吸着板３４、タ
イミングプーリ３３、タイミングベルト３５、タイミン
グプーリ３７、第１伝動軸３６、滑動接手３８、第２伝
動軸３９、タイミングプーリ４０、タイミングベルト４
１、タイミングプーリ４３を介して型開閉用出力軸４２
に伝わるから、型開閉用出力軸４２に連結された型開閉
用ボールねじ４４が回転し、この型開閉用ボールねじ４
４が螺入している取付部材６０を固定盤２側に近付け
る。従って、取付部材６０に取り付けられた移動盤６１
がガイド軸６２に支持されながら摺動し、この移動盤６
１に取り付けられた移動型６１ａが上記第１型閉速度で
固定型２ｂに近付く。なお、上記交流サーボモータ３０
が回転し始めた時、射出用電磁クラッチ２２は励磁され
ていないので、射出用出力軸２１が回転することはな
い。

そして、型開閉用出力軸４２の回転に伴い、この型開閉
用出力軸４２に装着された型位置検出器６５は、検出信
号Ｓ_２を状態制御機構６６に対して出力し、状態制御機
構６６は、上記検出信号Ｓ_２と予め入力されている第１
の位置設定値とを比較する。この比較の結果、両者が一
致すると（時刻ｔ_１になると）、今まで出力されていた
第１型閉速度を指令する速度指令信号(電圧)Ｓ_６に代わ
って第２型閉速度を指令する速度指令信号（電圧）Ｓ_６
をサーボモータ駆動機構６７に対して出力するから、サ
ーボモータ駆動機構６７が交流サーボモータ３０をフィ
ードバック制御して、上記第２型閉速度に基づいた回転
数で回転させる。この結果、移動型６１ａは、今までの
第１閉速度に代わって第２型閉速度で固定型２ｂに近付
く。

同様にして、状態制御機構６６において、上記検出信号
Ｓ_２と予め入力されている第２の位置設定値とを比較し
た結果、両者が一致すると（時刻ｔ_２になると）、今ま
で出力されていた第２型閉速度指令電圧に代わって、第
３型閉速度を指令する速度指令信号(電圧)Ｓ_６を、状態
制御機構６６がサーボモータ駆動機構６７に対して出力
するから、サーボモータ駆動機構６７は、交流サーボモ
ータ３０を上記第３型閉速度に基づいた回転数で回転さ
せる。従って、移動型６１ａは、今までの第２型閉速度
に代わって第３型閉速度で固定型２ｂに近付く。

次いで、移動型６１ａが金型保護位置に達すると(時刻
ｔ_３になると）、シーケンス制御機構６８は、状態制御
機構６６及びサーボモータ駆動機構６７に対してそれぞ
れ指令信号を出力するから、状態制御機構６６は、予め
入力されている第１の圧力設定値に基づいて制限された
トルクリミッタ指令信号(電圧)Ｓ_７サーボモータ駆動機
構６７に対して出力する。これにより、交流サーボモー
タ３０の電流が制限されて、交流サーボモータ３０の発
生トルクが抑制されるから、万一、移動型６１ａと固定
型２ｂとの間に成形品等が挟まっていても、型閉力が低
く抑えられることにより金型が損傷することがない。

さらに時刻ｔ_４になると、シーケンス制御機構６８から
の指令信号により、状態制御機構６６は、今まで制限さ
れていたトルクリミッタ指令信号（電圧）Ｓ_７の代わり
に、交流サーボモータ３０の電流を３００％まで許容す
るトルクリミッタ指令信号(電圧)Ｓ_７サーボモータ駆動
機構６７に対して出力する。これにより、交流サーボモ
ータ３０の発生トルクは再び元に戻り、所定の型締力が
確保される。

この状態において、時刻ｔ_５になると、シーケンス制御
機構６８は、電磁ブレーキ６３を励磁するから、型開閉
用出力軸４２が固定され、これにより、移動型６１ａは
固定型２ｂに上記所定の型締力によって密着した状態で
強固に固定される。

この後、時刻ｔ_６になると、シーケンス制御機構６８か
らの指令信号によって、状態制御機構６６は、上記第３
型閉速度を指令する速度指令信号(電圧)Ｓ_６の出力を停
止するとともに、型開閉用電磁クラッチ３２が消磁され
て、交流サーボモータ３０と移動型６１ａ側との連結が
断たれ、また、射出用電磁クラッチ２２が励磁されて、
交流サーボモータ３０とスクリユー６側とが連結され
る。

続いて、この状態で、射出開始時刻ｔ_７になると、シー
ケンス制御機構６８からの指令信号により、状態制御機
構６６は、第１射出速度を指令する速度指令信号(電圧)
Ｓ_６及び最大発生トルク(交流サーボモータ３０の定格
電流の３００％値)まで出力できるトルクリミッタ指令
信号(正電圧)Ｓ_７をサーボモータ駆動機構６７に対して
出力する。これにより、サーボモータ駆動機構６７が交
流サーボモータ３０に対して駆動信号Ｓ_９を出力するか
ら、交流サーボモータ３０は射出速度をフイードバック
制御されて上記第１射出速度に基づいた回転数で回転す
る。

そして、交流サーボモータ３０の回転は、接手２９、駆
動軸２７、タイミングプーリ２８、タイミングベルト２
６、タイミングプーリ２４、吸着板２５、射出用電磁ク
ラッチ２２を介して射出用出力軸２１に伝わるから、射
出用出力軸２１に連結された射出用ボールねじ２０が回
転し、この射出用ボールねじ２０が螺入している可動部
材１９を固定盤２側に前進させる。従って、可動部材１
９に固設されたスプライン軸５とこのスプライン軸５に
連結されたスクリユー４が上記第１射出速度で前進し、
予め射出筒１内に可塑化されていた樹脂を金型内に射出
し始める。

そして、射出用出力軸２１に装着された射出位置検出器
２３は、検出信号Ｓ_１を状態制御機構６６に対して出力
し、状態制御機構６６は上記検出信号Ｓ_１と予め入力さ
れている第１の射出位置設定値とを比較する。この比較
の結果、両者が一致すると(時刻ｔ_８になると)、今まで
出力されていた第１射出速度に代わって第２射出速度
を、また、上記検出信号Ｓ_１と第２の射出位置設定値と
が一致すると(時刻ｔ_９になると）、第２射出速度に代
わって第３射出速度を、さらに、上記検出信号Ｓ_１と第
３の射出位置設定値とが一致すると（時刻ｔ₁₀になる
と）、第３射出速度に代わって第４射出速度を、それぞ
れ指令する速度指令信号(電圧)Ｓ_６が、状態制御機構６
６からサーボモータ駆動機構６７に対して出力されるか
ら、サーボモータ駆動機構６７は交流サーボモータ３０
をフィードバック制御して、それぞれ上記第２、第３、
第４射出速度に基づいた回転数で回転させる。従ってス
クリユー４は、各速度に基づいて前進し、予め射出筒５
内に可塑化された樹脂を金型内に供給し続ける。

時刻ｔ₁₁になって、上記検出信号Ｓ_１と第４の射出位置
設定値とが一致すると、射出速度制御から射出圧力制御
に切り換わって保圧力制御を行う。保圧工程中は、シー
ケンス制御機構６８からの指令信号により、状態制御機
構６６が、シーケンスに沿って保圧を行う場合の応答性
を良くするような所定のトルクリミッタ指令信号(電
圧）Ｓ_７をサーボモータ駆動機構６７に対して出力す
る。なお、第４図から明らかなように、トルクリミッタ
出力は、交流サーボモータ３０のトルクが予め設定され
た保圧力設定値よりも大きい保圧力が得られる値(図の
場合は最大出力値)に保たれる。

そして、状態制御機構６６は、予め入力されている第１
保圧力設定値と上記圧力検出器１３の圧力検出値Ｓ_３を
比較して、その差に応じて所要の大きさの速度指令信号
（電圧）Ｓ_６をサーボモータ駆動機構６７に送り、そし
てサーボモータ駆動機構６７が交流サーボモータ３０を
速度指令信号Ｓ_６に応じた回転速度で回転させ、そのよ
うな制御を、圧力検出器１３の圧力検出値Ｓ_３が上記第
１保圧力設定値と一致するまで行ってフィードバック制
御を行う。

さらに、状態制御機構６６は、時刻ｔ₁₂になると、上記
第１の保圧力設定値に代わって第２の保圧力設定値を、
また、時刻ｔ₁₃になると、第２の保圧力設定値に代わっ
て第３の保圧力設定値を、それぞれ圧力検出器１３の圧
力検出値Ｓ_３と比較して速度指令信号(電圧)Ｓ_６を出力
し、各々の設定値が圧力検出値Ｓ_３と一致するような速
度で交流サーボモータ３０を回転させてスクリユー４に
かかる圧力(保圧)制御を行う。

上記において、保圧力設定値＝圧力検出値となるよう
に、保圧力設定値よりも圧力検出値が低いときは交流サ
ーボモータ３０の正方向回転速度を上げ、また保圧力設
定値よりも圧力検出値が高い場合はモータ３０を負(逆)
方向に回転させる。したがって、モータ３０は、最高正
回転から最高負回転の範囲内(第４図の斜線部分)で回転
速度と回転方向を瞬間的に頻繁に変化させる。

上記の、回転速度と回転方向の瞬間的かつ頻繁な変化に
よりボールねじ２０はナット部１９ａに対して正逆方向
に動くようになってその食込みが防止され、防止され、
保圧力が良好な応答性で所定の値に維持されて確実に制
御され、高品質の成形品が成形される。

次いで、射出工程が完了すると（時刻ｔ₁₄になると）、
シーケンス制御機構６８からの指令信号により、状態制
御機構６６は、上記圧力検出器１３の圧力検出値Ｓ_３と
予め入力されている背圧設定値とを比較して、速度指令
信号Ｓ_６を制御するとともに、所定のトルクリミッタ指
令信号(電圧)Ｓ_７を出力する。従って、サーボモータ駆
動機構６７は、該各信号Ｓ_６，Ｓ_７に基づいて、交流サ
ーボモータ３０を制御して回転させ、上記背圧設定値に
一致する背圧がスクリユー４にかかるように調整する。

また、シーケンス制御機構６８は、今まで励磁していた
スクリユー回転用モータ９のブレーキ装置を消磁して、
スクリユー回転用モータ９を回転可能状態にした後、時
刻ｔ₁₅になると、状態制御機構６６からの回転指令信号
Ｓ_５によってスクリユー回転用モータ９が回転する。こ
れにより、タイミングプーリ１０、タイミングベルト
８、タイミングプーリ７を介して回転部材５ａが回転
し、さらに、スプライン軸５を経てスクリユー４が回転
して、射出筒１内へのホッパ３からの樹脂の供給、可塑
化が開始され、時刻ｔ₁₆になるまで射出筒１内に樹脂が
供給、可塑化される一方、金型内に充填された樹脂成形
品の冷却が行われる。

この結果、射出筒１内への樹脂の供給、可塑化に伴い、
スクリユー４が後退するが、この際、スクリユー４に
は、上記背圧設定値に基づいた背圧がかかるように制御
されているから、射出筒１内の樹脂は所定の可塑化状態
に保たれる。

なお、この場合、サーボモータ駆動機構６７は、第４図
の時刻ｔ₁₅〜ｔ₁₆の材料供給時において、背圧設定値と
背圧設定値を比較し、その差によって交流サーボモータ
３０の速度指令値をかえ、上記背圧検出値が背圧設定値
と等しくなるように該交流サーボモータ３０のフィード
バック制御を行う。この際、交流サーボモータ３０は、
背圧設定値＞背圧検出値の場合には、正方向（スクリユ
ーが前進する方向）に回転し、また背圧設定値＜背圧検
出値の時には、逆方向に回転して、背圧検出値が背圧設
定値となるように回転速度と回転方向を瞬間的かつ頻繁
に変化させる。この時も、第４図から明らかなように、
トルクリミッタ出力は最高値で一定に保たれる。

そして、時刻ｔ₁₆になると、シーケンス制御機構６８か
らの指令信号により、状態制御機構６６は、予め入力さ
れている設定値に基づいた速度指令信号（電圧）Ｓ
_６と、トルクリミッタ指令信号（電圧）Ｓ_７をサーボモ
ータ駆動機構６７に対して出力するから、サーボモータ
駆動機構６７が交流サーボモータ３０をフィードバック
制御して、逆転方向に設定値に基づいた回転数で回転さ
せる。従って、スクリユー４は、上記設定値に基づいた
移動速度で後退を開始するとともに、状態制御機構６６
は、スクリユー回転用モータ９の回転を停止させ、かつ
シーケンス制御機構６８は、スクリユー回転用モータ９
のブレーキ装置を励磁するから、スクリユー回転用モー
タ９はその回転軸９ａを固定し、これによりスクリユー
４は回転しないで僅かに後退し内圧を除去する。そし
て、射出筒１の内圧除去が完了すると(時刻ｔ₁₇になる
と）、シーケンス制御機構６８からの指令信号により、
射出用電磁クラッチ２２が消磁され、かつ交流サーボモ
ー３０は回転を停止し、またスクリユー４は後退を止め
る。

次いで、供給(冷却)工程が終了し、型開(休止)工程に入
ると(時刻ｔ₁₈になると）、まず、シーケンス制御機構
６８は、今まで励磁されていた電磁ブレーキ６３を消磁
し、かつ型開閉用電磁クラッチ３２を励磁するから、交
流サーボモータ３０と移動型６１ａ側とが連結される。
この状態で、時刻ｔ₁₉になると、シーケンス制御機構６
８からの指令信号により、状態制御機構６６は、第１型
開速度を指令する速度指令信号(電圧)Ｓ_６をサーボモー
タ駆動機構６７に対して出力する。これにより、交流サ
ーボモータ３０は正転方向に、上記第１型開速度に基づ
いた回転数で回転するから、移動型６１ａは該第１型開
速度で固定型２ｂから離れ始める。

次いで、第１の型開設定位置になると(時刻ｔ₂₀になる
と）、状態制御機構６６は、第１型開速度の代わりに第
２型開速度を指令する速度指令信号(電圧)Ｓ_６を、さら
に第２の型開設定位置になると(時刻ｔ₂₁になると）、
第２型開速度の代わりに第３型開速度を指令する速度指
令信号(電圧)Ｓ_６をそれぞれサーボモータ駆動機構６７
に対して出力する。これにより、交流サーボモータ３０
は、第１、第２、第３型開速度に基づいた回転数で回転
するから、移動型６１ａは、第２型開速度（時刻ｔ₂₀か
らｔ₂₁までの間）、あるいは第３型開速度(時刻ｔ₂₁か
らｔ₂₂までの間）で固定型２ｂから離れる。

そして、時刻ｔ₂₂になると、シーケンス制御機構６８の
指令信号により、型開閉用の電磁ブレーキ６３が励磁さ
れ、速度指令信号Ｓ_６が無効にされるから、移動型６１
ａは停止する。次いで、型開閉用電磁クラッチ３２を消
磁して、射出成形工程の１サイクルが完了する。

このような過程においては、スクリユー４が金型６１
ａ，２ｂ内あるいは射出筒１内から受ける反力（スクリ
ユーがそれらの中の樹脂に与える圧力）は、圧力検出器
１３により直接的に測定されるので、正確で遅れのない
圧力検出値Ｓ_３が得られる。従って、この値をもとに上
記のようなフィードバック制御を行えば、保圧及び背圧
制御が所定の設定条件通りに確実に行え、樹脂の種類、
成形品の形状、大きさ等の条件により要求されるきめ細
かい安定した制御が行える。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明は、射出筒内に挿入された
スクリユーを電動モータによるねじの回転で軸方向に移
動させ、射出筒内で可塑化された樹脂を金型に射出する
ようにした電動式射出成形機において、上記スクリユー
にかかる圧力を検出する圧力検出器と、上記電動モータ
を回転駆動するモータ駆動機構と、トルクリミッタ指令
信号をモータ駆動機構に出力して電動モータのトルクを
予め設定された保圧力設定値よりも大きい保圧力が得ら
れるトルクに保たせながら、上記圧力検出器の検出値を
上記保圧力設定値と比較してその差に応じた速度指令値
を上記モータ駆動機構に出力し、上記圧力検出値が上記
保圧力設定値と等しくなるようにフィードバック制御し
て上記電動モータの回転方向と回転速度を制御させる制
御機構を具備した構成とされているので、電動モータ
は、保圧力制御に当たって、その回転速度と回転方向を
瞬間的にかつ頻繁に変化させるようになり、その結果、
スクリユーを軸方向に移動させるねじの食込みによる膠
着状態が生じることがなく、したがって、応答性がよく
なって保圧力制御が設定値通り正確に行え、高品質の成
形品を連続して安定的に製造できるという優れた効果を
奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は装置全体の概略を示す機構図、第２図は圧力検
出器の取り付け部分の断面図、第３図はサーボモータ駆
動機構の主要部を説明するブロック図、第４図は動作チ
ャート図である。１……射出筒２ｂ……固定型４……スクリユー１３……圧力検出器２０……射出用ボールねじ３０……射出・型開閉用モータ(電動モータ) ６１ａ……移動型６６……状態制御機構６７……サーボモータ駆動機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】射出筒内に挿入されたスクリユーを電動モ
ータによるねじの回転で軸方向に移動させ、射出筒内で
可塑化された樹脂を金型に射出するようにした電動式射
出成形機において、上記スクリユーにかかる圧力を検出
する圧力検出器と、上記電動モータを回転駆動するモー
タ駆動機構と、トルクリミッタ指令信号をモータ駆動機
構に出力して電動モータのトルクを予め設定された保圧
力設定値よりも大きい保圧力が得られるトルクに保たせ
ながら、上記圧力検出器の検出値を上記保圧力設定値と
比較してその差に応じた速度指令値を上記モータ駆動機
構に出力し、上記圧力検出値が上記保圧力設定値と等し
くなるようにフィードバック制御して上記電動モータの
回転方向と回転速度を制御させる制御機構を具備してい
ることを特徴とする電動式射出成形機における保圧力制
御装置。