JPH07205227A - 電動射出成形機の可塑化制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可塑化時に、可塑化速度が小さくてもスクリ
ュウが滑らかに後退し、樹指の背圧が一定になる電動射
出成形機の可塑化制御方法を提供する。 【構成】 計量シリンダ（１２）内に設けられているス
クリュウ（１３）を軸方向に駆動する射出用電動モータ
（１）を、可塑化時には位置制御（２３）とトルク制御
（２５）とを行い、前記トルク制御（２５）により前進
側へのトルク制御成分を負荷することにより、可塑化樹
脂に背圧を与える。これらの位置制御（２３）とトルク
制御（２５）とに速度制御（２４）を加え、前進側への
トルク制御成分に加えて微少な速度制御成分を後退方向
に付加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、計量シリンダ内に設け
られているスクリュウを軸方向に駆動する射出用電動モ
ータを、可塑化時には位置の制御とトルク制御とを行
い、トルク制御により前進側へのトルク制御成分を負荷
することにより、可塑化樹脂に背圧を与える、電動射出
成形機の可塑化制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電動射出成形機は、周知のように樹脂材
料を溶融して計量するスクリュウ、該スクリュウを計量
方向に回転駆動する可塑化用モータ、スクリュウを射出
方向に駆動する射出用電動モータ等から構成されてい
る。上記のような電動射出成形機において、可塑化用モ
ータでスクリュウを計量方向に回転駆動して可塑化する
と、樹脂材料はスクリュウの回転作用で送られる過程
で、外部から加えられる熱、スクリュウの回転による剪
断作用、摩擦作用により生じる熱等により溶融する。そ
して前方に送られて蓄積される。蓄積される樹指圧によ
りスクリュウは後退する。このように可塑化するとき、
射出用電動モータは、位置制御がなされ所定量の樹脂が
計量されると共に、トルク制御がなされ、射出用電動モ
ータに射出側あるいは前進側へトルクを与えて樹脂に背
圧を与えるように制御されている。また、樹脂が蓄積さ
れ、スクリュウが後退する反力を荷重計で測定し、その
値をフイードバックして射出用電動モータのトルクすな
わち背圧を制御する方法も実施されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
射出用電動モータのトルク制御方法によっても、可塑化
速度がある程度大きく、スクリュウの後退速度が大きい
ときは、所定の背圧に保つことができ格別問題はない。
しかしながら、スクリュウの後退速度が小さいとき、ス
クリュウの回転数が小さいとき、または背圧が大きいと
きには、射出用電動モータのトルクリップルが可塑化工
程に悪影響を及ぼすことがある。さらに詳しく説明する
と、樹脂の背圧を射出用電動モータのトルクにより与え
ているが、背圧により与えるトルクは、射出用電動モー
タが備えているトルクの約２０％以下しか使用しないた
め、射出用電動モータがもっているトルクリップルが災
いして、可塑化工程時の背圧制御がスムーズに行われ
ず、スクリュウが後退するとき、ギクシャクした動きと
なることがある。このように、スクリュウがギクシャク
した動きをすると、樹指圧も断続的に変化することにな
り、精密な成形を行う上で阻害要因となる。したがっ
て、本発明は、可塑化時にスクリュウが滑らかに後退
し、樹指の背圧が一定になる電動射出成形機の可塑化制
御方法を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、計量シリンダ内に設けられているスクリュ
ウを軸方向に駆動する射出用電動モータを、可塑化時に
は位置の制御とトルク制御とを行い、前記トルク制御に
より前進側へのトルク制御成分を負荷することにより、
可塑化樹脂に背圧を与えると共に、速度制御を加え、前
進側へのトルク制御成分に加えて微少な速度制御成分を
後退方向に付加するように構成される。

【０００５】

【作用】可塑化時には射出用電動モータを、位置の制御
とトルク制御とを行い、トルク制御により前進側へのト
ルク制御成分を負荷することにより、可塑化樹脂に背圧
を与えると共に、速度制御を加え、前進側へのトルク制
御成分に加えて微少な速度制御成分を後退方向に付加す
る。速度制御成分を後退方向に付加する量は微小である
ので、スクリュウの後退速度が通常の時は、トルク制御
が優先して所定の背圧が与えられる。そして後退速度が
微小のときは、速度制御が優先して、スクリュウのギク
シャクした後退が防止される。射出時には、射出用電動
モータを、従来周知のように、位置の制御と速度制御と
をし、所定量の樹脂を所定の速度で射出する。保圧時に
はトルク制御をして、所定圧に保つ。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は、
本実施例に係わる電動射出成形機を模式的に示す図であ
るが、同図に示されているように、構造自体は従来の電
動射出成形機と同様に構成されている。すなわち、本実
施例に係わる電動射出成形機も、射出用電動モータ１
と、可塑化用モータ２とを備えている。そして射出用電
動モータ１の出力軸にはボールネジ３が固定され、この
ボールネジ３にボールナット４が螺合している。したが
って、ボールネジ３が射出用電動モータ１で回転駆動さ
れると、ボールナット４が軸方向に駆動されることにな
る。あるいはボールナット４が軸方向に駆動されると、
ボールネジ３が回転する。

【０００７】ボールナット４は、スラストベアリング５
によって駆動体６に接続されている。そして駆動体６の
出力軸１１の先端にスクリュウ１３が固定されている。
スクリュウ１３は、計量シリンダ１２内において回転自
在で、かつ軸方向に駆動可能に設けられている。

【０００８】可塑化用モータ２の回転軸８の外周部には
スプラインが形成され、このスプラインが形成されてい
る回転軸８にボールスプライン９が装着されている。し
たがって、ボールスプライン９は、回転軸８に対して回
転方向には拘束されているが、軸方向には移動自在であ
る。ボールスプライン９の外周部には歯が切られ、大歯
車７と噛み合っている。大歯車７は、駆動体６の外周部
に固定されている

【０００９】前述した射出用電動モータ１および可塑化
用モータ２は、射出用モータ制御部２０および可塑化用
モータ制御部２１を介して制御装置２２で制御される
が、射出用モータ制御部２０の実施例が図２に示されて
いる。可塑化用モータ制御部２１は、位置制御系２３、
速度制御系２４、トルク制御系すなわち電流制御系２５
から構成され、これらは単独でフイードバック制御され
るようになっている。すなわち位置制御２３は、射出用
電動モータ１の後端に装備されているエンコーダ２７、
あるいは図１に示されている出力軸１１の回転数を計測
するように設けられているエンコーダ２７’により演算
される位置信号のフイードバックにより、また速度制御
２４も同様にエンコーダ２７、２７’により演算される
速度信号のフイードバックにより、そして電流制御は、
例えばアンプ内の電流検出器で検出される電流信号をフ
イードバックするフイードバック制御により行われる。

【００１０】可塑化工程時には、射出用電動モータ１
は、位置制御すなわち計量のためのスクリュウ１３の位
置制御２３が上記のようにして行われると共に、電流制
御すなわち所定の背圧を与えるためにトルク制御２５が
行われる。そして上記の位置制御２３とトルク制御２５
とに加えて、速度制御２４を加え微小な速度制御成分例
えば最大速度の０〜３％の後退方向の速度制御成分を付
加する。可塑化時のスクリュウ１３の後退速度が最大速
度の０〜３％以外の時は、トルク制御２５が優先し、０
〜３％のときは速度制御２４が優先するようになってい
る。なお。射出用電動モータ１は、射出時には従来周知
のように、位置およびトルク制御がなされ、保圧工程時
にはトルク制御される。

【００１１】次に上記実施例の作用を、可塑化するとき
から説明する、可塑化用モータ２を起動する。そうする
と、可塑化用モータ２は、制御装置２２に設定されたよ
うに、可塑化用モータ制御部２１により速度制御された
回転数で回転する。一方、射出用電動モータ１は、計量
のためのスクリュウ１３の位置制御２３と共に、所定の
背圧を与えるためにトルク制御２５および速度制御２４
が行われる。

【００１２】可塑化用モータ２が起動するので、回転軸
８が回転し、ボールスプライン９を介して歯車７が駆動
され、スクリュウ１３が所定速度で回転駆動される。そ
うすると、例えばホッパから供給される樹脂材料は、ス
クリュウ１３の回転作用で送られる過程で、従来周知の
ように外部から加えられる熱、スクリュウ１３の回転に
よる剪断作用、摩擦作用により生じる熱等により溶融す
る。そして計量シリンダ１２の前方に蓄積される。蓄積
量に比例して樹指圧によりスクリュウ１３は後退する。
スクリュウ１３が後退するので、駆動体６およびボール
ナット４も後退する。ボールネジ３は、射出用電動モー
タ１の設定トルクに抗して回転する。したがって、所定
の背圧が与えられる。

【００１３】可塑化を始めると、可塑化用モータ２によ
り直ちにスクリュウ１３は回転するが、軸方向には駆動
されない。したがって当初は、ボールナット４、ボール
ネジ３等からなる射出機構部分は静止部材と見なすこと
ができ、これらの部材間には静摩擦が働くことになる。
動摩擦とを比較すると、静摩擦の方が動摩擦より摩擦係
数が大きいので、スクリュウ１３は、背圧によって得ら
れるスクリュウ１３先端樹脂圧が設定値より大きくなっ
てから後退を始める。後退を始めると、ボールナット４
とボールネジ３との間には相対的な運動が生じ、動摩擦
状態とになり、所定の背圧によって得られるスクリュウ
１３先端樹脂に圧下がる。このとき可塑化速度が大きい
と、スクリュウ１３の後退速度も大きいので、動摩擦状
態が続くことになり、射出用電動モータ１の設定トルク
により所定の背圧を保って、スクリュウ１３は滑らかに
後退する。ところで、可塑化速度が小さいときも、同様
に背圧によって得られるスクリュウ１３先端樹脂が１次
的に大きくなって後退を始めるが、後退すると同様に所
定の背圧によって得られるスクリュウ１３先端樹脂に下
がる。しかしながら、可塑化速度が小さいので、モータ
のトルクリップル（変動）が主な原因となり、後退が持
続せず見かけ上一旦停止したようになる。そうすると、
静摩擦状態となり、背圧によって得られるスクリュウ１
３先端樹脂が再び大きくなって後退をする。以下同様な
現象を繰り返すので、スクリュウ１３はギクシャクした
後退をする。そこで、本実施例では、制御装置２２に設
定されているスクリュウ後退速度が小さいときは、スク
リュウ１３の位置制御２３と、トルク制御２５とに加え
て、速度制御２４がなされ、最高速度の例えば３％以下
の速度成分を後退側に加える。そうすると、速度制御が
トルク制御に優先され、ギクシャクした動きすなわち射
出用電動モータ１のトルクリップルによるトルク（背
圧）変動が抑えられる。

【００１４】射出するときは、射出用電動モータ１によ
りボールネジ３が回転駆動され、ボールナット４が軸方
向に駆動される。したがって、駆動体６も軸方向に駆動
され、スクリュウ１３は、射出方向に駆動される。この
とき射出用電動モータ１は、前述したようにフイードバ
ック制御により位置制御２３と、速度制御２４とがなさ
れるので、所定量の樹脂が所定速度で射出される。射出
が終わった後は、トルク制御すなわち電流制御２５によ
り、所定圧に保圧される。

【００１５】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、射出用
電動モータを可塑化時には位置の制御とトルク制御とを
行い、トルク制御により前進側へのトルク制御成分を負
荷することにより、可塑化樹脂に背圧を与えると共に、
速度制御を加え、前進側へのトルク制御成分に加えて微
少な速度制御成分を後退方向に付加するので、可塑化時
のスクリュウの後退速度が、たとえ射出用電動モータの
トルクリップルの影響が発生する非常に遅い速度になっ
ても、滑らかに後退する。したがって、本発明による
と、安定した樹脂の可塑化ができ、高品質の成形品を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の装置部分の一部を模式的に断
面にして示す、制御ブロック図である。

【図２】射出用電動モータ制御部の例を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１ 射出用電動モータ ２ 可塑化用モータ １２ 計量シリンダ １３ スクリュウ ２０ 射出用電動モータ制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計量シリンダ（１２）内に設けられてい
   るスクリュウ（１３）を軸方向に駆動する射出用電動モ
   ータ（１）を、可塑化時には位置制御（２３）とトルク
   制御（２５）とを行い、前記トルク制御（２５）により
   前進側へのトルク制御成分を負荷することにより、可塑
   化樹脂に背圧を与えると共に、速度制御（２４）を加
   え、前進側へのトルク制御成分に加えて微少な速度制御
   成分を後退方向に付加することを特徴とする電動射出成
   形機の可塑化制御方法。