JPH07164493A - 射出成形機の射出制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出工程から保圧工程へのスムースな移行を
実現し、保圧切換位置の微調整を不要して、成形品質の
向上及び生産性の向上を図る。 【構成】 予め、速度制御パターンＸｖにおける最終設
定速度Ｖｅよりも小さい保圧切換速度Ｖｈ（ただし、Ｖ
ｈ≠０）を設定し、かつ最終設定速度Ｖｅの終了時にお
けるスクリュ２が減速する際の減速率Ｒｈ、保圧切換速
度Ｖｈ及び保圧切換位置Ｓｈから、保圧切換速度Ｖｈと
保圧切換位置Ｓｈの一致点を通る速度制御パターンＸｖ
の最終減速開始位置Ｓｅを設定するとともに、射出制御
時に、スクリュ２が最終減速開始位置Ｓｅに達したな
ら、スクリュ２を減速率Ｒｈにより減速させ、保圧切換
位置Ｓｈ又は保圧切換速度Ｖｈに達したなら、保圧制御
に切換える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は所定の速度制御パターン
によりスクリュを前進させて射出制御を行うとともに、
スクリュが予め設定した保圧切換位置に達したなら、所
定の圧力制御パターンにより保圧制御を行う射出成形機
の射出制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、スクリュを前進移動させる駆動源
としてサーボモータを用いた電動式射出成形機における
射出制御方法は、所定の速度制御パターンによりスクリ
ュを前進させ、これにより、加熱筒内の溶融樹脂を金型
内に射出充填するとともに、スクリュが予め設定した保
圧切換位置に達したなら、保圧工程に切換え、金型内の
充填樹脂に対して所定の圧力制御パターンにより保圧を
付与していた（例えば、特公平５−４４８９２号等参
照）。

【０００３】図６はこのような従来の射出制御方法によ
るスクリュ位置に対する速度制御パターンと時間に対す
る圧力制御パターンを示す。同図から明らかなように、
まず、射出工程では、射出開始位置Ｓｏからスクリュを
前進させ、第一設定速度Ｖｆまで加速するとともに、第
一設定速度Ｖｆに達したら第一変速位置Ｓｆまで当該第
一設定速度Ｖｆを維持する。また、第一変速位置Ｓｆに
達したら、第二設定速度Ｖｍまで加速し、第二設定速度
Ｖｍに達したら第二変速位置Ｓｍまで当該第二設定速度
Ｖｍを維持する。さらに、第二変速位置Ｓｍに達した
ら、最終設定速度（第三設定速度）Ｖｅまで減速させ、
最終設定速度Ｖｅに達したら当該最終設定速度Ｖｅを維
持する。そして、保圧切換位置Ｓｈの直前になったら減
速させるとともに、保圧切換位置Ｓｈにスクリュを位置
決めして停止させ、同時に保圧工程に切換える。保圧工
程では、第一設定圧力Ｐｆになるように圧力制御し、第
一設定時間ｔｆが経過したなら、最終設定圧力（第二設
定圧力）Ｐｅに切換え、さらに、第二設定時間ｔｅが経
過したなら一連の射出制御及び保圧制御を終了させる。
この際、設定速度、変速位置及び保圧切換位置は、サー
ボモータの回転数を検出することによりフィードバック
制御する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の射出制御方法は、サーボモータや伝達機構の慣性
等を考慮して、スクリュを保圧切換位置に位置決め制御
することにより一旦停止させ、この後、保圧工程に切換
えていた。このため、図５に仮想線で示すように、射出
速度Ｖｓが零になった際に、射出圧力Ｐｓが低下し、射
出圧力Ｐｓが一時的に乱れる現象を生ずるとともに、こ
の乱れは成形品質にも影響を与えることから、保圧切換
位置Ｓｈを微調整する必要があった。

【０００５】即ち、射出工程ではスクリュのストローク
制御を行うため、充填完了直前における射出速度と射出
圧力（パッキング圧力）の大きさは、保圧切換位置Ｓｈ
によって一義的に決定される。したがって、充填完了直
前における射出速度又は射出圧力の大きさにより、成形
品質が影響を受けやすい成形品、例えば、射出速度又は
射出圧力が不足することによりウェルドラインが、ま
た、射出速度又は射出圧力が過大になることによりフラ
ッシュが発生しやすい成形品の場合には、保圧切換位置
Ｓｈを最適位置に設定するための微調整を必要とし、し
かも、この微調整を伴う成形条件の設定は、熟練者でも
多くの試打ちによる試行錯誤が要求されることから、生
産性の低下を招くとともに、良品を得にくい難点があっ
た。

【０００６】本発明はこのような従来の技術に存在する
課題を解決したものであり、射出工程から保圧工程への
スムースな移行を実現し、保圧切換位置の微調整を不要
にすることにより、成形品質の向上及び生産性の向上を
図ることができる射出成形機の射出制御方法の提供を目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る射出成形機
の射出制御方法は、所定の速度制御パターンＸｖにより
スクリュ２を前進させて射出制御を行うとともに、スク
リュ２が予め設定した保圧切換位置Ｓｈに達したなら、
所定の圧力制御パターンＸｐにより保圧制御を行うに際
し、予め、速度制御パターンＸｖにおける最終設定速度
Ｖｅよりも小さい保圧切換速度Ｖｈ（ただし、Ｖｈ≠
０）を設定し、かつ最終設定速度Ｖｅの終了時における
スクリュ２が減速する際の減速率Ｒｈ、保圧切換速度Ｖ
ｈ及び保圧切換位置Ｓｈから、保圧切換速度Ｖｈと保圧
切換位置Ｓｈの一致点を通る速度制御パターンＸｖの最
終減速開始位置Ｓｅを設定するとともに、射出制御時
に、スクリュ２が最終減速開始位置Ｓｅに達したなら、
スクリュ２を減速率Ｒｈにより減速させ、保圧切換位置
Ｓｈ又は保圧切換速度Ｖｈに達したなら、保圧制御に切
換えるようにしたことを特徴とする。この場合、保圧切
換速度Ｖｈは最終設定速度Ｖｅの３０％以下に設定する
ことが望ましい。なお、減速率Ｒｈはスクリュ２の移動
距離ａとこのときの減少速度ｂの比率（ｂ／ａ）であ
る。また、本発明は特にスクリュ２をサーボモータ３を
有するスクリュ駆動部４により前進移動させる電動式の
射出成形機に適用することができる。

【０００８】

【作用】本発明に係る射出成形機の射出制御方法によれ
ば、まず、予め、速度制御パターンＸｖにおける最終設
定速度Ｖｅよりも小さい保圧切換速度Ｖｈ（ただし、Ｖ
ｈ≠０）を選定して設定する。一方、基本的な速度制御
パターンＸｖ及び最終設定速度Ｖｅの終了時におけるス
クリュ２が減速する際の減速率Ｒｈは予め設定されてい
る。したがって、既知データとなる当該減速率Ｒｈ、保
圧切換速度Ｖｈ及び保圧切換位置Ｓｈより、保圧切換速
度Ｖｈと保圧切換位置Ｓｈの一致点を通る速度制御パタ
ーンＸｖが得られるとともに、当該速度制御パターンＸ
ｖの最終減速開始位置Ｓｅを求めることができる。この
場合、減速率Ｒｈはスクリュ２の移動距離ａとこのとき
の減少速度ｂの比率（ｂ／ａ）により設定される。

【０００９】よって、射出制御時には、速度制御パター
ンＸｖに従ってスクリュ２を前進させ、溶融樹脂を金型
に射出充填するための射出制御を行うとともに、スクリ
ュ２が最終減速開始位置Ｓｅに達したなら、スクリュ２
を前記減速率Ｒｈにより減速させ、さらに、スクリュ２
が保圧切換位置Ｓｈ又は保圧切換速度Ｖｈに達したな
ら、所定の圧力制御パターンＸｐにより保圧を行う保圧
工程に切換える。これにより、スクリュ２が停止する手
前、即ち、最終減速開始位置Ｓｅからの減速途中で保圧
工程に切換えられ、射出工程から保圧工程へは連続した
制御が行われる。したがって、サーボモータ３を有する
スクリュ駆動部４によりスクリュ２を前進移動させる電
動式の射出成形機であっても、射出工程から保圧工程に
スムースに移行し、射出工程から保圧工程への切換時に
おける圧力乱れの発生が防止されるとともに、保圧切換
位置Ｓｈに対する微調整が不要となり、成形サイクル毎
の樹脂量及びその可塑化状態のバラつきによる影響は大
幅に減少する。

【００１０】

【実施例】次に、本発明に係る好適な実施例を挙げ、図
面に基づき詳細に説明する。

【００１１】まず、本発明に係る射出制御方法を実施で
きる射出成形機の概略構成及び動作について、図３を参
照して説明する。

【００１２】同図中、Ｍは射出成形機における射出装置
である。射出装置Ｍは前端に射出ノズル６を、後部にホ
ッパー７をそれぞれ有する加熱筒５を備え、この加熱筒
５の内部には挿入されたスクリュ２を備える。一方、８
ｍ、８ｎは機体上における前後に設置した支持プレート
であり、加熱筒５の後端は前側の支持プレート８ｍに支
持されるとともに、スクリュ２の後端は支持プレート８
ｍ、８ｎに支持されるスクリュ駆動部４に結合する。ス
クリュ駆動部４において、８ｒは支持プレート８ｍと８
ｎ間に架設した水平なガイドレールであり、このガイド
レール８ｒにはスライダブロック９を前後方向にスライ
ド自在に装填する。他方、後側の支持プレート８ｎには
射出用サーボモータ３を固定し、サーボモータ３の回転
シャフトとスライダブロック９の後端はボールネジ機構
１０を介して結合するとともに、スライダブロック９の
前端はスクリュ２の後端に結合する。この場合、スクリ
ュ２はベアリングを介して回動自在及び前後方向位置を
規制した状態で結合する。よって、サーボモータ３の回
転はボールネジ機構１０により進退運動に変換され、ス
クリュ２を前進又は後退移動させる。なお、図３中、１
１ｓはスライダブロック９に固定した計量用サーボモー
タ、１１ｇはサーボモータ１１ｓの回転をスクリュ２に
伝達し、スクリュ２を回転させる伝達ギア機構、さら
に、仮想線で示すＷは金型である。

【００１３】また、１２はスクリュ２の後端とスライダ
ブロック９間に配設することによりスクリュ２の背圧を
検出するロードセル（圧力センサ）、１３はスクリュ２
の位置を検出するリニアセンサ（位置検出器）、１４は
サーボモータ３の回転数を検出してスクリュ２の位置及
び速度検出信号を得るためのエンコーダである。

【００１４】一方、２０は主制御装置、２１はサーボモ
ータ制御部、２２はエンコーダ１４から出力するパルス
信号を速度検出信号（アナログ信号）に変換するＦ／Ｖ
変換器である。主制御装置２０は、後述する第一設定速
度Ｖｆ、第二設定速度Ｖｍ、最終設定速度（第三設定速
度）Ｖｅ、第一変速位置Ｓｆ、第二変速位置Ｓｍ、最終
減速開始位置Ｓｅ、保圧切換位置Ｓｈ、加速率Ｒｕ、減
速率Ｒｄ、第一設定圧力Ｐｆ、最終設定圧力（第二設定
圧力）Ｐｅ、第一設定時間ｔｆ、第二設定時間ｔｅ等を
設定する設定部２３を備え、この設定部２３は射出条件
設定信号発生部２４に接続される。この場合、設定部２
３は、本発明に従って、保圧切換速度Ｖｈ、最終設定速
度Ｖｅの終了時におけるスクリュ２が減速する際の減速
率Ｒｈ及び最終減速開始位置Ｓｅをそれぞれ設定する機
能を備える。なお、射出条件設定信号発生部２４はエン
コーダ１４から出力するスクリュ２の位置を表すパルス
信号に基づいて射出条件設定信号を生成して出力する。

【００１５】また、２５はパルス分配器を備える速度指
令部であり、射出条件設定信号発生部２４から出力する
射出制御用の射出条件設定信号に基づいて、射出工程に
おけるスクリュ位置に対応した速度制御パターンＸｖを
生成するとともに、この速度制御パターンＸｖに対応し
たパルス信号を、偏差カウンタを備える速度制御部２６
に付与する。速度制御部２６は内蔵する偏差カウンタに
より、速度指令部２５から付与されるパルス信号のパル
ス数を積算するとともに、エンコーダ１４から付与され
るパルス信号のパルス数を減算し、これに基づく偏差量
をＤ／Ａ変換器２７に付与する。そして、Ｄ／Ａ変換器
２７は偏差量を速度制御信号（アナログ信号）に変換
し、信号選択機能部２８に付与する。

【００１６】他方、２９は圧力指令部であり、射出条件
設定信号発生部２４から出力する保圧制御用の射出条件
設定信号に基づいて、保圧工程における時間に対応した
圧力制御パターンＸｐを生成するとともに、この速度制
御パターンＸｐに対応した圧力指令信号を圧力制御部３
０に付与する。圧力制御部３０は圧力指令部２９から付
与される圧力指令信号とロードセル１２から付与される
圧力検出信号を比較演算し、得られた圧力制御信号を信
号選択機能部２８に付与する。

【００１７】また、位置比較器３１は、射出条件設定信
号発生部２４から出力する保圧切換位置Ｓｈに係わる位
置設定信号と、リニアセンサ１３から検出される位置検
出信号を比較し、スクリュ２が保圧切換位置Ｓｈに達し
たときに、保圧切換信号を信号選択機能部２８に付与す
る。

【００１８】よって、射出制御時には、Ｄ／Ａ変換器２
７からの速度制御信号が、信号選択機能部２８を介して
サーボモータ制御部２１に付与され、サーボモータ制御
部２１により、当該速度制御信号とＦ／Ｖ変換器２２か
ら付与される速度検出信号が一致するように、速度制御
パターンＸｖに従って射出速度がフィードバック制御さ
れる。一方、保圧制御時には、圧力制御部３０からの圧
力制御信号が信号選択機能部２８を介してサーボモータ
制御部２１に付与され、保圧制御パターンＸｐに従って
保圧力がフィードバック制御される。

【００１９】次に、本発明に係る射出成形機の射出制御
方法について、図１〜図４を参照して説明する。

【００２０】図１は射出工程におけるスクリュ位置に対
する速度制御パターンＸｖ及び時間に対する圧力制御パ
ターンＸｐを示す。まず、設定部２３により、第一設定
速度Ｖｆ、第二設定速度Ｖｍ、最終設定速度（第三設定
速度）Ｖｅ、第一変速位置Ｓｆ、第二変速位置Ｓｍ、最
終減速開始位置Ｓｅ、保圧切換位置Ｓｈ、加速率Ｒｕ、
減速率Ｒｄ、第一設定圧力Ｐｆ、最終設定圧力（第二設
定圧力）Ｐｅ、第一設定時間ｔｆ、第二設定時間ｔｅを
設定する。

【００２１】一方、設定部２３により、速度制御パター
ンＸｖの最終設定速度Ｖｅよりも小さい保圧切換速度、
望ましくは、最終設定速度Ｖｅの３０％以下（最適には
５〜１０％）となる保圧切換速度Ｖｈ（ただし、Ｖｈ≠
０）を選定して設定するとともに、最終設定速度Ｖｅの
終了時におけるスクリュ２が減速する際の減速率Ｒｈを
設定する。この場合、減速率Ｒｈはスクリュ２の移動距
離ａとこのときの減少速度ｂの比率、即ち、ｂ／ａによ
り設定する。

【００２２】これにより、図２に示すように、減速率Ｒ
ｈ、保圧切換速度Ｖｈ及び保圧切換位置Ｓｈの条件設定
により、保圧切換速度Ｖｈと保圧切換位置Ｓｈの一致点
を通る直線Ｑが速度制御パターンＸｖにおける最終設定
速度Ｖｅの終了時減速特性として特定されるため、最終
設定速度Ｖｅとこの直線Ｑの交点を最終減速開始位置Ｓ
ｅとして求めることができる。

【００２３】図４は最終減速開始位置Ｓｅを自動設定す
る際のフローチャートを示す。この場合、自動設定キー
を押すことにより、最終設定速度Ｖｅ、保圧切換速度Ｖ
ｈ、保圧切換位置Ｓｈ及び減速率Ｒｈがそれぞれ予め設
定したメモリから読み出される（ステップ５１）。そし
て、保圧切換速度Ｖｈと最終設定速度Ｖｅの大きさを比
較する（ステップ５２）。この際、Ｖｈ＜Ｖｅであれ
ば、最終設定速度Ｖｅ、保圧切換速度Ｖｈ、保圧切換位
置Ｓｈ及び減速率Ｒｈから、最終減速開始位置Ｓｅを自
動で算出し設定する（ステップ５３）。他方、Ｖｈ≧Ｖ
ｅであれば、予め設定したスクリュ前進限位置を読み出
し、これに基づいて最終減速開始位置Ｓｅを設定する。
なお、Ｖｈ≧Ｖｅとなる場合としてはＶｈの誤設定等が
ある。

【００２４】他方、射出制御時（射出工程）では、ま
ず、速度制御パターンＸｖに従ってスクリュ２を前進さ
せ、射出を行う。即ち、射出開始位置Ｓｏからスクリュ
２を前進させ、第一設定速度Ｖｆまで加速率Ｒｕで加速
するとともに、第一設定速度Ｖｆに達したら第一変速位
置Ｓｆまで当該第一設定速度Ｖｆを維持する。また、第
一変速位置Ｓｆに達したら、第二設定速度Ｖｍまで加速
率Ｒｕにより加速し、第二設定速度Ｖｍに達したら第二
変速位置Ｓｍまで当該第二設定速度Ｖｍを維持する。さ
らに、第二変速位置Ｓｍに達したら、最終設定速度（第
三設定速度）Ｖｅまで減速率Ｒｄにより減速させ、最終
設定速度Ｖｅに達したら当該最終設定速度Ｖｅを維持す
る。そして、スクリュ２が本発明に従って設定された最
終減速開始位置Ｓｅに達したなら、スクリュ２を前記減
速率Ｒｈにより減速させ、さらに、スクリュ２が保圧切
換位置Ｓｈ又は保圧切換速度Ｖｈに達したなら所定の圧
力制御パターンＸｐにより保圧を行う保圧工程に切換え
る。

【００２５】これにより、スクリュ２が停止する手前、
即ち、最終減速開始位置Ｓｅから減速する途中で保圧工
程の圧力制御に切換えられる。よって、サーボモータ３
を有するスクリュ駆動部４によりスクリュ２を前進移動
させる電動式の射出成形機であっても、図５に実線で示
すように、射出圧力Ｐｉ及び射出速度Ｖｉはいずれも乱
れることなく、射出工程から保圧工程にスムースに移行
し、従来のような射出工程から保圧工程への切換時に発
生する射出圧力Ｐｓ（仮想線）の乱れが防止される。し
たがって、保圧切換位置Ｓｈの微調整も不要となり、成
形品質の向上及び生産性の向上を図ることができる。

【００２６】また、保圧工程では、第一設定圧力Ｐｆに
なるように圧力制御し、第一設定時間ｔｆが経過したな
ら、第二設定圧力Ｐｅに切換え、さらに、第二設定時間
ｔｅが経過したなら一連の射出制御及び保圧制御を終了
させる。

【００２７】なお、本発明に係る射出制御方法によれ
ば、従来のように、スクリュの前進力が不足し、スクリ
ュが本来の前進位置まで到達できないことによって保圧
工程に移行できなくなる不具合は解消される。

【００２８】以上、実施例について詳細に説明したが、
本発明はこのような実施例に限定されるものではない。
例えば、「最終減速開始位置」を設定するとは、スクリ
ュの最終移動位置を設定するなど最終減速開始位置を特
定可能な他の要素を含む概念である。また、「保圧切換
位置」とは「位置」そのものは勿論のこと、位置に置換
できる「時間」、「圧力」等の他の物理量により表現す
る場合も含む概念である。さらにまた、本発明はプリプ
ラ形の電動式射出成形機にも同様に適用できる。その
他、細部の構成、手法等において本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で任意に変更できる。

【００２９】

【発明の効果】このように、本発明に係る射出成形機の
射出制御方法は、予め、速度制御パターンにおける最終
設定速度よりも小さい保圧切換速度を設定し、かつ最終
設定速度の終了時におけるスクリュが減速する際の減速
率、前記保圧切換速度及び前記保圧切換位置から、保圧
切換速度と保圧切換位置の一致点を通る速度制御パター
ンの最終減速開始位置を設定するとともに、射出制御時
に、スクリュが最終減速開始位置に達したなら、スクリ
ュを減速させ、保圧切換位置又は保圧切換速度に達した
なら、保圧制御に切換えるようにしたため、特に、サー
ボモータを有する駆動源によりスクリュを前進移動させ
る電動式の射出成形機であっても、従来のような射出工
程から保圧工程への切換時に発生する圧力乱れを防止で
き、射出工程から保圧工程へのスムースな移行を実現で
きるとともに、保圧切換位置の微調整を不要にすること
により、成形品質の向上及び生産性の向上を図ることが
できるという顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る射出制御方法による射出制御パタ
ーン及び圧力制御パターンの特性図、

【図２】同射出制御方法の原理説明図、

【図３】同射出制御方法を実施できる射出成形機のブロ
ック系統図、

【図４】同射出制御方法により設定する最終減速開始位
置を自動で設定する場合のフローチャート、

【図５】同射出制御方法による射出速度及び射出圧力の
特性図、

【図６】従来の技術に係る射出制御方法による射出制御
パターン及び圧力制御パターンの特性図、

【符号の説明】

２ スクリュ ３ サーボモータ ４ スクリュ駆動部 Ｘｖ 速度制御パターン Ｘｐ 圧力制御パターン Ｓｈ 保圧切換位置 Ｓｅ 最終減速開始位置 Ｖｅ 最終設定速度 Ｖｈ 保圧切換速度 Ｒｈ 減速率 ａ スクリュの移動距離 ｂ 減少速度

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の速度制御パターンＸｖによりスク
   リュ２を前進させて射出制御を行うとともに、スクリュ
   ２が予め設定した保圧切換位置Ｓｈに達したなら、所定
   の圧力制御パターンＸｐにより保圧制御を行う射出成形
   機の射出制御方法において、予め、速度制御パターンＸ
   ｖにおける最終設定速度Ｖｅよりも小さい保圧切換速度
   Ｖｈ（ただし、Ｖｈ≠０）を設定し、かつ最終設定速度
   Ｖｅの終了時におけるスクリュ２が減速する際の減速率
   Ｒｈ、前記保圧切換速度Ｖｈ及び前記保圧切換位置Ｓｈ
   から、前記保圧切換速度Ｖｈと前記保圧切換位置Ｓｈの
   一致点を通る速度制御パターンＸｖの最終減速開始位置
   Ｓｅを設定するとともに、射出制御時に、スクリュ２が
   最終減速開始位置Ｓｅに達したなら、スクリュ２を前記
   減速率Ｒｈにより減速させ、保圧切換位置Ｓｈ又は保圧
   切換速度Ｖｈに達したなら、保圧制御に切換えることを
   特徴とする射出成形機の射出制御方法。
2. 【請求項２】 保圧切換速度Ｖｈは最終設定速度Ｖｅの
   ３０％以下に設定することを特徴とする請求項１記載の
   射出成形機の射出制御方法。
3. 【請求項３】 減速率Ｒｈはスクリュ２の移動距離ａと
   このときの減少速度ｂの比率であることを特徴とする請
   求項１記載の射出成形機の射出制御方法。
4. 【請求項４】 スクリュ２をサーボモータ３を有するス
   クリュ駆動部４により前進移動させる電動式の射出成形
   機に適用することを特徴とする請求項１記載の射出成形
   機の射出制御方法。