JPH0651327B2 - 電動式射出成形機の材料供給制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動モーターを射出ス
クリューの駆動源として用いる電動式射出成形機の材料
供給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に供給されている材料（溶融樹脂）
を金型内に射出するようにしている。

【０００３】また、射出後において射出スクリューを回
転させつつ後退させることによって材料を溶融しつつ供
給するようにしている。

【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、２つのサー
ボモーターを用い、一方のサーボモーターを前後進用と
し、その回転運動を、例えば、ボールねじとこれに螺合
するボールナット等から成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、また、他のサーボモーターを回転用
とし、この回転用サーボモーターによって、射出スクリ
ューを回転駆動するようにしている。

【０００６】そして、前記電動式射出成形機において
は、その材料供給を図１に示すような制御によって行っ
ている。

【０００７】すなわち、前後進用サーボモーター１に対
して後退制御手段２を設け、また、回転用サーボモータ
ー３に対して回転制御手段４を設け、前後進用サーボモ
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
５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背圧指令値Ａと
に基づき、後退制御手段２において、速度制御回路Ｍ１
とトルク制御回路Ｍ２とにより、圧力センサー７からの
圧力フィードバック信号と背圧指令値Ａを比較して背圧
指令値Ａ通りに背圧制御を行なうように前記前後進用サ
ーボモーター１の後退速度を制御するとともに、回転制
御手段４において回転用サーボモーター３の回転数を回
転数検出手段としてのエンコーダー６により検出するこ
とにより、回転用サーボモーター３により駆動される射
出スクリューの回転数を検出し、速度制御回路Ｍ３とト
ルク制御Ｍ４とにより、回転用サーボモーター３の回転
数を回転数設定値Ｂに基づき制御している。

【０００８】つまり、背圧指令値Ａに基づき、前記前後
進用サーボモーター１の後退速度を制御することによ
り、材料に与える背圧を制御して、材料供給工程の制御
を行なっている。

【０００９】ここで、前記後退制御手段２においては、
供給される材料の圧力が圧力センサー７によって検出さ
れて、背圧がフィードバック制御されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の従来
の材料供給制御においては、材料の背圧制御を射出スク
リューの後退速度と回転数とを独立した制御系で行って
いることから、回転用サーボモーター３による材料供給
工程の終了を前後進用サーボモーター１の位置情報に基
づいて回転用サーボモーター３の指令をＯＦＦしている
ために、射出スクリューを所定の計量完了位置に精度よ
く停止させることができず、材料の計量が不均一になっ
てしまいやすく、そのための対策が要望されている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
を有効に解決し得る電動式射出成形機の材料供給制御装
置を提供せんとするもので、射出スクリューを前進後退
させる前後進用モーターと、この前後進モーターの回転
角を検出することにより、前記射出スクリューの位置を
検出する位置検出手段と、前記射出スクリューを回転さ
せる回転用モーターと、前記射出スクリューによって供
給される材料の圧力を検出する圧力センサーと、設定さ
れた背圧指令値と前記位置検出手段からの位置情報およ
び圧力センサーからの圧力情報に基づき、前記各モータ
ーの作動を制御することにより、材料供給時の背圧を制
御するコントローラーとからなり、前記コントローラー
は、材料供給時に前記射出スクリューの後退動作を制御
する後退制御手段と、前記射出スクリューの回転を制御
する回転制御手段とからなり、前記後退制御手段は、前
記背圧指令値に基づき前記前後進用モーターの回転速度
を制御する速度制御回路と、前記位置検出手段からの位
置情報と計量完了位置指令値に基づき、前記前後進用モ
ーターの計量完了位置を制御する位置制御回路と、前記
射出スクリューが所定の位置まで後退させられた際に、
前記位置情報に基づき、前記位置制御回路からの位置と
速度指令値を速度制御回路へ出力する速度スイッチング
回路とを備え、前記回転制御手段は、前記位置情報に基
づき前記回転用モーターの回転数を設定する回転数設定
回路と、この回転数設定回路からの出力信号に基づき、
前記回転用モーターの回転速度を制御する回転制御回路
と、前記速度スイッチング回路からの出力信号によって
作動させられて、前記背圧指令値と圧力センサーから出
力される実背圧との偏差量に基づく速度指令値を前記回
転制御回路へ出力する回転スイッチング回路とを備えて
いることを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明に係わる材料供給制御装置は、材料供給
時に、コントローラーの後退制御手段へ背圧指令値と、
圧力センサーから材料の圧力信号、射出スクリューの位
置信号が入力され、また、前記射出スクリューの位置信
号は、回転制御手段へ入力されている。

【００１３】後退制御手段においては、背圧指令値に基
づき、速度制御回路から前後進用モーターへ回転速度の
指令値が出力されて、射出スクリューの後退速度が連続
的に制御されるとともに、回転制御手段において、前記
位置情報に基づいた回転数が回転数設定回路で設定さ
れ、その指令値が速度制御回路へ出力されて、射出スク
リューの回転数が制御される。

【００１４】これによって、射出スクリューの動きが制
御されることにより、材料の背圧が制御される。

【００１５】そして、前記射出スクリューが所定位置ま
で後退させられると、位置情報に基づき速度スイッチン
グ回路が作動させられて、後退制御手段の位置制御回路
から速度制御回路へ射出スクリューを停止させるべく位
置と速度指令値が出力され、射出スクリューが所定位置
に停止させられる。

【００１６】一方、回転制御手段においては、速度スイ
ッチング回路の作動と同時に、回転スイッチング回路が
作動させられて、前記背圧指令値と圧力センサーから出
力される実背圧との偏差量に基づく速度指令値が前記回
転制御回路へ出力され、背圧が設定圧力に保持される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明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。

【００１８】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、材料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１
４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
を与える回転用サーボモーター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
螺着された前後進用ねじ軸１９と、この前後進用ねじ軸
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前後進用サーボ
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に接続されて加熱シリンダー１
１内の溶融材料の圧力を検出する圧力センサー２５と、
回転用サーボモーター１７の回転角を検出する第１エン
コーダー２６と、前記前後進用サーボモーター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。

【００１９】そして、前記コントローラー２８は、材料
供給時に前記射出スクリュー１３の後退動作を制御する
後退制御手段２９と、前記射出スクリュー１３の回転を
制御する回転制御手段３０とからなり、前記後退制御手
段２９は、背圧設定器（図示略）によって別途入力され
る背圧指令値Ｙに基づき前記前後進用サーボモーター２
３の回転速度を制御する速度制御回路３１と、前記第２
エンコーダ２７からの位置情報と別途入力される計量完
了位置指令値Ｚに基づき、前記前後進用サーボモーター
２３の計量完了位置を制御する位置制御回路３２と、前
記射出スクリュー１３が所定の位置まで後退させられた
際に、前記位置情報に基づき、背圧指令値Ｙに代えて前
記位置制御回路３２からの位置と速度指令値を速度制御
回路３１へ出力する速度スイッチング回路３３と、この
速度スイッチング回路３３によって作動させられるスイ
ッチＳＷ１を備え、前記回転制御手段３０は、前記第２
エンコーダー２７からの位置情報に基づき前記回転用サ
ーボモーター１７の回転数を設定するスクリュー回転数
設定回路３４と、このスクリュー回転数設定回路３４か
らの出力信号に基づき、前記回転用サーボモーター１７
の回転速度を制御する回転制御回路３５と、前記速度ス
イッチング回路３３からの出力信号によって作動させら
れて、前記背圧指令値Ｙと圧力センサー２５から出力さ
れる実背圧との偏差量に基づく速度指令値を、前記スク
リュー回転数設定回路３４からの出力信号に代えて前記
回転制御回路３５へ出力する回転スイッチング回路３６
（図においてはスイッチのみを示した）とを備えてい
る。

【００２０】さらに、前記コントローラー２８の後退制
御手段２９には、前記前後進用サーボモーター２３のト
ルクを制御するトルク制御回路３７と、このトルク制御
回路３７への制御指令値を切り替えるスイッチ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３８と、前記トルク制御回路３７からの出力信号
に基づいて、前記前後進用サーボモーター２３へ駆動信
号を出力するサーボアンプ３９とが設けられ、また、回
転制御手段３０には、回転用サーボモーター１７のトル
クを制御するトルク制御回路４０と、このトルク制御回
路４０からの信号に基づき前記回転用サーボモーター１
７へ駆動信号を出力するサーボアンプ４１とが設けられ
ている。

【００２１】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。

【００２２】射出が完了したのちに材料供給工程にはい
ると、第２エンコーダー２７によって前後進用サーボモ
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、この位置情報が後退制御手段２９の位
置制御回路３２と、速度制御回路３１と、回転制御手段
３０のスクリュー回転数設定回路３４とに入力されてい
るとともに、材料の圧力（実背圧）が各制御手段２９・
３０へフィードバックされ、また、速度スイッチング回
路３３によってスイッチＳＷ１が切り替えられて、前記
速度制御回路３１へ背圧指令値Ｙが入力されている。

【００２３】この状態において、後退制御手段２９で
は、前記背圧指令値Ｙと実背圧情報とに基づいて、サー
ボアンプ３９により射出スクリュー１３の背圧指令値と
圧力センサー２５から出力される実背圧との偏差量に対
応した後退速度と回転数ならびにトルクによって前後進
用サーボモーター２３が制御され、これにより、射出ス
クリュー１３の後退が制御される。

【００２４】また、回転制御手段３０では、スクリュー
回転数設定値に基づき、射出スクリュー１３の位置に対
応した回転数がスクリュー回転数設定回路３４において
設定されるとともに、この回転数に基づく回転速度指令
値が回転制御回路３５から出力され、さらに、トルク制
御回路４０からトルク指令値が出力されて、これらの指
令値に基づいてサーボアンプ４１により、射出スクリュ
ー１３の回転が制御される。

【００２５】このような射出スクリュー１３の後退制御
と回転制御とにより、射出スクリュー１３によって材料
に与えられる背圧が制御される。

【００２６】一方、材料の供給工程の終盤において、射
出スクリュー１３が所定の位置まで後退させられると、
第２エンコーダー２７からの位置情報に基づき、速度ス
イッチング回路３３が作動させられて、スイッチＳＷ１
が図３に実線で示すように切り替えられ、位置制御回路
３２から出力される位置および速度指令値が速度制御回
路３１へ入力される。

【００２７】この位置制御回路３２から出力される位置
および速度指令値は、減速指令値であって、前述した所
定位置における射出スクリュー１３の後退速度を、最後
退位置において零とする速度指令値である。

【００２８】したがって、このような制御により、前記
射出スクリュー１３が所定の位置に高精度に停止させら
れ、この結果、材料の計量の精度が高められる。

【００２９】そして、前記スイッチＳＷ１の切り替えが
行われるのと同時に、回転制御手段３０の回転スイッチ
ング回路３６も作動させられることにより、その回転制
御回路３５に、前記背圧指令値Ｙと実背圧との偏差に基
づく回転数指令値が入力され、前記背圧指令値Ｙによっ
て設定されている背圧となるように、トルク制御回路４
０によりサーボアンプ４１を介して回転用サーボモータ
ー１７が駆動されて、射出スクリュー１３の回転が制御
される。

【００３０】これによって、射出スクリュー１３が減速
制御されている状態においても、背圧が設定された値に
保たれることとなり、この点からも、材料の計量精度が
向上する。

【００３１】一方、トルク指令値Ｘと、速度制御回路３
１からの出力信号に基づいて算出されるトルク指令値と
がトルクスイッチング回路３８において比較され、この
トルクスイッチング回路３８の作動によりスイッチＳＷ
２が切り換えられて、小さい方のトルク指令値がトルク
制御回路３７へ選択的に入力されるようになっており、
各制御段階における過剰トルクを防止するようになって
いる。

【００３２】このように構成された本実施例の電動式射
出成形機の材料供給制御装置１０によれば、背圧の制御
が、圧力センサー２５からの実背圧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
が最後退位置に近づいた時点で、この射出スクリュー１
３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。

【００３３】また、このような射出スクリュー１３の停
止操作の最中においても、実背圧との比較によって射出
スクリュー１３の回転が制御されて、背圧が設定値に保
持される。

【００３４】この結果、これらの相乗作用により、材料
の計量の精度が大幅に改善されるとともに、射出スクリ
ュー１３が必要以上に後退させられることによる、射出
スクリュー１３やその他の構成部材の損傷が防止され
る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる電
動式射出成形機の材料供給制御装置は、射出スクリュー
を前進後退させる前後進用モーターと、この前後進モー
ターの回転角を検出することにより、前記射出スクリュ
ーの位置を検出する位置検出手段と、前記射出スクリュ
ーを回転させる回転用モーターと、前記射出スクリュー
によって供給される材料の圧力を検出する圧力センサー
と、設定された背圧指令値と前記位置検出手段からの位
置情報および圧力センサーからの圧力情報に基づき、前
記各モーターの作動を制御することにより、材料供給時
の背圧を制御するコントローラーとからなり、前記コン
トローラーは、材料供給時に前記射出スクリューの後退
動作を制御する後退制御手段と、前記射出スクリューの
回転を制御する回転制御手段とからなり、前記後退制御
手段は、前記背圧指令値に基づき前記前後進用モーター
の回転速度を制御する速度制御回路と、前記位置検出手
段からの位置情報と前記背圧指令値に基づき、前記前後
進用モーターの計量完了位置を制御する位置制御回路
と、前記射出スクリューが所定の位置まで後退させられ
た際に、前記位置情報に基づき、前記位置制御回路から
の位置と速度指令値を速度制御回路へ出力する速度スイ
ッチング回路とを備え、前記回転制御手段は、前記位置
情報に基づき前記回転用モーターの回転数を設定する回
転数設定回路と、この回転数設定回路からの出力信号に
基づき、前記回転用モーターの回転速度を制御する回転
制御回路と、前記速度スイッチング回路からの出力信号
によって作動させられて、前記背圧指令値と圧力センサ
ーから出力される実背圧との偏差量に基づく速度指令値
を前記回転制御回路へ出力する回転スイッチング回路と
を備え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。

【００３６】背圧の制御を、圧力センサーからの実背圧
によるフィードバック制御によって行うとともに、射出
スクリューが最後退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。

【００３７】また、このような射出スクリューの停止操
作の最中においても、実背圧との比較によって射出スク
リューの回転を制御し、これによって、背圧を設定値に
保持することができる。

【００３８】この結果、これらの相乗作用により、材料
の計量の精度を大幅に向上させることができる。

【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】本発明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】本発明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 射出シリンダー １３ 射出スクリュー １７ 回転用サーボモーター ２３ 前後進用サーボモーター ２５ 圧力センサー ２７ 第２エンコーダー（位置検出手段） ２８ コントローラー ２９ 後退制御手段 ３０ 回転制御手段 ３１ 速度制御回路 ３２ 位置制御回路 ３３ 速度スイッチング回路 ３４ 回転数設定回路 ３５ 回転制御回路 ３６ 回転スイッチング回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出スクリューを前進後退させる前後進
   用モーターと、この前後進モーターの回転角を検出する
   ことにより、前記射出スクリューの位置を検出する位置
   検出手段と、前記射出スクリューを回転させる回転用モ
   ーターと、前記射出スクリューによって供給される材料
   の圧力を検出する圧力センサーと、設定された背圧指令
   値と前記位置検出手段からの位置情報および圧力センサ
   ーからの圧力情報に基づき、前記各モーターの作動を制
   御することにより、材料供給時の背圧を制御するコント
   ローラーとからなり、前記コントローラーは、材料供給
   時に前記射出スクリューの後退動作を制御する後退制御
   手段と、前記射出スクリューの回転を制御する回転制御
   手段とからなり、前記後退制御手段は、前記背圧指令値
   に基づき前記前後進用モーターの回転速度を制御する速
   度制御回路と、前記位置検出手段からの位置情報と前記
   背圧指令値に基づき、前記前後進用モーターの計量完了
   位置を制御する位置制御回路と、前記射出スクリューが
   所定の位置まで後退させられた際に、前記位置情報に基
   づき、前記位置制御回路からの位置と速度指令値を速度
   制御回路へ出力する速度スイッチング回路とを備え、前
   記回転制御手段は、前記位置情報に基づき前記回転用モ
   ーターの回転数を設定する回転数設定回路と、この回転
   数設定回路からの出力信号に基づき、前記回転用モータ
   ーの回転速度を制御する回転制御回路と、前記速度スイ
   ッチング回路からの出力信号によって作動させられて、
   前記背圧指令値と圧力センサーから出力される実背圧と
   の偏差量に基づく速度指令値を前記回転制御回路へ出力
   する回転スイッチング回路とを備えていることを特徴と
   する電動式射出成形機の材料供給制御装置。