JPS60262616A - 射出成形機における混練方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、スクリューの回転及び射出をモータによって
駆動ＪるＱ＝Ｉ出成形機にお（プる成形月利のン昆練方
式に関する。

従来技術と問題点 スクリュ一式射出の射出成形機においては、スクリュー
を回転さけ、スクリューの剪断作用とヒータにＪこる加
熱により成形材料を溶融、混練し、加熱シリンダ先端部
に溶融材料が貯えられるにつれて、その材料の反力によ
ってスクリューは該スクリューに加えられた背圧に打ち
勝ち、後方に押し戻され、その押し戻された倶により射
出量を決め（計量）、その後、スクリューを前進さけて
溶融月利を射出するものであるが、従来の射出成形機に
おいては、上記スクリューの回転は電動機で駆動づるも
のや油圧モータで駆動するものが主であるが、電動機で
駆動する場合は、スクリューの回転数を歯車の絹合わせ
方を変えることによって段階的にしか変換できなかった
。また、油圧モータを使用したものは無段階的にスクリ
ュー回゛転数を変えることかできるが、油圧の駆動源や
油圧制御のための弁等を必要とし、エネルギー的にも制
御の行い易さの点からも不便であった１、また、射出の
ためにスクリューを前進させる駆動源や背圧を印加づる
桟構も従来のものは油圧をもって行っていたが、この点
に関し−Ｃも油圧を用いる上の不イ史やエネルギーロス
は」二ｊホしｌことおりである。

しかし、成形材料（樹脂）をよく混練し、溶ば；；する
ためには、特に、樹脂に着色づ−るために含量を混入し
たり強１身を増大させるために充填剤を入れる場合には
均一に混練することがｆｆｉ要事項であり、そのために
はスクリューの回転数、背圧を自由に任意の値に設定で
さるＪ：うにすることが必要である。また、成形材料（
樹脂）を０＝１出して成形品を作り、該成形品を冷却す
るための冷却時間が射出成形機には必要であるが、この
除重〇時間内に成形月利の混練り４ｆわちｉｔ　ｆｆｉ
が行なわれるが、この冷却時間よりも）ｆコ練く訓吊）
時間が艮１ぎれば成形→ノイクルが長くなり、製品製造
能力が落ち、また冷却時間にり混練時間が短ければ、均
一な渥線状態及び均一４ヱ温度状態で射出が行なわれな
いという可能性が生じ、スクリューの回転数、背圧。

スクリューの戻り速度を自由に任意の値に設定制御でさ
るものが必要であった。

問題点を解決刀るための手段 上記問題点を解決するために、本発明は、スクリューの
射出及びスクリューへの背圧印加をり一−ボモータによ
って行うことにＪ：す、射出、混練（計量）か簡単に制
御しゃ覆いようにしたものである。さらに、スクリｊ−
一の回転、背圧、スクリューの戻り速度を任意の値に制
御でき、よりよい混練ができるようにしたしのである。

実施例 第１図は、本発明を実施づる射出成形機の射出桟（１４
の一実施例の一部所面側面図で、第２図は、第１図の右
側面図Ｃ゛ある。、１はスフＩ鳳、−−−輔で、該軸１
の先端は加熱シリンダ２内に内装されｌこスクリューを
形成し、後部はスラスト軸受部３を介しく、ブレッシ↑
・プレー）へ４に回転白イ１に固定されている。また、
該スクリュー軸１の後端はスプライン結合５．歯車６．
１０を介し−Ｃりホモ−し−クＭ１の七−夕輔１４に連
結されている。ブレッシ（ｌプレート４は２つのボール
スクリュー８゜８′　と各々螺合するナラ１〜７．７′
が固着され、上記２つのボールスクリュー８，８′は歯
車９゜９′及び歯車１１を介しでサーボ［−タＭ２のし
−タＱｑｌ　１５に連結されている。

Ｆ述した１１４成［こよって、スクリコーの同転にＪ＝
る訓１ｉ行稈の動イ′［は、りホモモータＭ１の回転に
にり歯車１０．６が回転され、スプライン結合５を介し
−Ｃスクリコー′＠１は回転し、成形月利を溶融し、そ
の溶融によってスクリュ−軸後退（第１図右方）さＵよ
うとする力が住しるが、このカはスクリコー軸１．プレ
ッシャプレー１〜／ｌ、プッ１〜７．７′に印加され、
サーボモータＭ２により加えられた背圧以ヒになったと
きボールスクリュー８．８′は射出時とは逆回転しで、
スクリューを後退させることとなる。こうして、スクリ
コーかに’ｌ−ｆｆｉ点まで後１口し３１吊が完了覆る
と、サーボモータＭ１の駆動を止め、次に射出を行うが
、これはサーボモータＭ２を駆動し、歯車９，９′を介
してポールスクリＪ−８，８’　を回転させる。ポール
スクリ−７，８，８＋の回転により、該ボルルスクリュ
−８，８′　と螺合しているナラｌ＝７．７’は＋’＋
Ｆｉ進し、上述したＪ：うな構成により、該ナラ１〜７
．７′に固着されたプレッシャプレー１〜４は前）ｉ（
シ、スクリ−１−’Ｉ’ｌｌｌ　１をスラス１へ軸受部
３を介して前進させ、射出を行うものである。

土１、−計ｉｌ（混練）、射出動作の制御を行う制陣部
のブロック図を第３図に示す。

制御装置２０は中央処理装置（以下ｃＰＵという）２１
、全体制御のプログラムを記憶するＲＯＭ２２、演算等
のためのＲＡＭ２３、Ｊ−）六回！８２４、入力回路２
５てあり、２６は後述する背圧。

８１吊点、ザーボモータの回転数等のパラメータを設定
するだめの手操作入力装置で、２７はバスである。」：
記出力回路２４には１ナーボ上−タＭ１゜Ｍ２を駆動し
速度制御を行うり一−ボ駆動速庶制御装置２８．２９が
結合されている。３０，３ゴはサーボモータＭ１．Ｍ２
への駆動電流を検出する電流検出口で、該電流検出計３
０．３１の出力はＡ　／　Ｄコンバータ３２，３３を介
してデジタル信号にされ入力回路２５に入力されている
。Ｐｌ。

Ｐ２はパルスコータで、該パルスコータＰ１．Ｐ２の出
力はサーボ駆動速度制御装侃２８，２９に入力され、か
つ、１ノ−−ボモータＭ２のパルスコータＰ２の出力は
入力回路２５にも人力されている。。

上）ホしｌ（ような構成によって、第１の発明の一実施
例を第４図の動作処理フローど共に説明Ｊる。

射出が終了し、泪呈（混練）行程に入るど、ＣＰＵ２１
は、まずサーボモータＭ２へ一定電流を流し、スクリュ
ーを前進（第１図左方）させる方向に一す−ボモータＭ
２を回転させるようにη−る（ステップＳ１）。そして
、サーボモータＭ１を駆動さけ、雨中１０．６．スプラ
イン結合部５を介してスクリュー１１１１を回転さぜ、
混練を開始すると共に計が点を検出するためのカウンタ
をリセットするくステップ３２＞。その結果、成形材料
（４ｉ（脂）は混練され、溶融し、スクリューを後退さ
けようとづる反力が生じ、ぞの反力がサーボモータＭ２
によってスクリューを前進させようとする力に打ち勝ら
、スクリュー軸１が後退し、プレッシャプレー１〜４．
゛フッ１〜フ、フ′を後退させる。

そのため、ボールスクリュー８，８′は回転し、歯車９
．９’、１１を介して→ノーホモ−９Ｍ２は駆動方向ど
は反対方向にスリップして回転することどなる。このよ
うに、スクリコーに印加する背圧はサーボモータＭ２に
印加する一定電圧によって制御することどなる。サーボ
モータＭ２がスリップし回転すると、該サーボモータＭ
２に設けられたパルスヨー夕［］２からパルスが発生し
、このパルスが入力回路２５を介して入ノ〕されるから
、このパルスをカウンタＣ計数し、手操作入力装置を介
して設定された設定値、すなわち計量点に達づるまで、
サーボモータＭ１を駆動し続りる（ステップＳ２．Ｓ３
）。そして、設定された計量点に達覆るとサーボモータ
Ｍ１の駆動を停止し、バ１巾すなわら混練は終了づる（
ステップＳ４）。このにうに背圧を印加リ−るにはスク
リコーを前進させるサーボモータＭ２に一定電流を印加
づ゛るのみでよいから、背圧の印加が簡単で、また、印
力■づる一定電流の値を手操作入力装置２６から任意の
値に設定できるから、成形材料に応じて適正な背圧を加
えることができる。

第５図は、第２の本発明の一実施例で、上記第１の発明
の実施例と相違する点は、上記第１の発明の実施例がス
クリューを前進させるＩナールモータＭ２に一定電流を
流し、スリップさｌることにより背圧を印加させたこと
に対し、本実施例は、背圧が一定以上になると、サーボ
モータＭ２を強制的に１１１１位回転させ、スクリュー
を後退さｌるようにしたものである。

泪ｆ１（混線）行程が始まると、ＣＩ）　Ｕ　２１は、
まずサーボモータＭ１を駆動し、スクリューを回転させ
る（ステップＳ５）。次に、電流検出器３１よりサーボ
モータＭ２に加わる電流値１２を読み、成形材料の溶）
４１を反力が増大するにつれて、該電流４’＆　Ｉ　２
が増加づ゛るので、該電流値Ｉ２が設定値）く１以上か
否か判断しくステップ＄６）、設定値に１以上であれば
１ノ−−ホモータＭ２を１単位回転さけ、スクリュー１
ｌｌｌ１１を後退さぜる（ステップＳ７）。サーボモー
タＭ２が回転すればバルスコーダＰ２より発生づるパル
スを前述のようにカウンタでδ１数じ　設定値に）ヱし
たか否か判断しくステップＳ８）、カウンタが設定値に
達するまで上記ステップＳ６．Ｓ７．Ｓ８の処理を繰り
返し、設定値づなわち甜量産に達づ−るとサーボモータ
Ｍ１の回転を停止させ（ステップＳ９）、訓示（混線）
は終了覆る。

次に、第３の発明の実施例を第６図と共に説明する。

第１の発明の実施例は、サーボモータＭ２に一定電流を
流し、背圧を加え、成形材料の溶融反力によりスクリュ
ーがＷｌｌ点点で後退させるようにしたか、本実施例は
、強制的にスクリューを後退さけ゛る点にある。これは
、射出を行い、成形品が冷却されるまでの冷却時間と計
量ずなわら混練■、Ｖ間を一致させ、成形サイクルの短
縮化と混線の均一化を図ったものである。

まず、スクリューが４間点に達する時間が冷却時間と等
しくなるようり一−ボモータＭ２の回転速度及び背圧、
ｌｉ；ｌ量産等を設定する。そしで、射出が終了すると
ＣＰ　ｔＪ　２１はサーボモータＭ１を駆動しスクリュ
ーを回転させ計量（混練）を間！ｆ（１りるどＪ（に、
→ノーボモータＭ２も上記設定速度で回転さけスクリュ
ーを後退させる。かつ、サーボモータＭ　２の回転によ
り発／：し８ｊるバルスロークＰ２からのパルスをカウ
ンタて計数づる（ステップＳ１０　）　、、次に、ＣＰ
Ｕ２１は電流検出訓３１からサーボモータＭ２への駆動
電流値Ｉ２を読み、該電流値Ｉ２か設定背圧によって決
まる設定値に２より大きいならば（ステップ５１１）サ
ーボモータＭ１の回転数を下げ、スクリュー回転を落す
（スフツブ５１２）。また、上記電流１ｉｌ′Ｊ　ｌ　
２が設定値に２より小さいならば（ステップＳ１１〉サ
ーボモータＭ１の回転数を増加させ、スクリコーの回転
を増大さ１！る（ステップ５１３）。また、上記電流値
Ｉ２ど設定値１〈２が等しければ、現在の回転数を持続
さくＬ一定背圧で混練が続けられる。

そして、カウンタの値より計量点に達したか否か判断し
くステップ５１４）、達していなければステップ３１１
以下の処理を繰り返す。

こうして、計量点に達すればサーボモータＭ１゜ＮＭ２
の駆動を停止さ１！（ステップ＄１５）、計量（混練）
は終了し、次に、ただちにｑ１出を行うことができる。

第７図は第４の発明の一実施例を示す図で、この実施例
と上記第３の実施例で相違する点は、サーボモータＭ２
の駆！１１電流値Ｉ２を検出づるのではなく、スクリコ
ーを＠転させるサーボモータＭ１の駆動電流１１を検出
し、これにより、サーボモータＭ１に加わる負荷の値を
検出し、Ｙの値によりり一−ボモータＭ１の回転数を制
御することにある。づなわら、負荷が増大（駆動電流１
１が増人）リ−れば回転数を減少さけ、反対に減少すれ
ば回転数を増大さぼて混練（計量）の状態を一定に保ち
、より混練Ｈ１吊）を均一にづることにある。

まず、サーボモータＭ１を駆動し、スクリューの回転を
開始し、混線（＃ｌＦｆりを開始りるとＪｊにリーボ七
−タＭ１を低速で駆動し、スクリコーを低速で後退させ
る。さらに、パルス」−ダＰ２から発生づるパルスをカ
ウンタで計数開始り−る（ステップ８１６〉。次に、勺
−ボモータＭ１の駆動電流（１を電流検出器３０で検出
し、その値を入力回路２５を介して読み取り、設定値Ｋ
　３ど比較覆る（ステップ５１７）。駆動電流１１の値
が設定値に３より人さくプれば、１ナ一ボモータＭ１の
回転数を減少させ（ステップ８１８）、小さければリー
ボ七−タＭ１の回転数を増大さゼる（ステップ８１９）
。よｌζ、設定値に３と等しくプれば、サーボモータＭ
１の回転数はそのまま持続さμる。

すなわち、駆動電流１１の値が大きいことは負荷が増大
したことを意味し、駆動電流１１の値が小さいことは負
荷が小ざいことを意味するので、負荷が増大すればサー
ボモータＭ１の回転数を減少させ、負荷が減少すれば回
転数を増大させ、常に一定負荷でサーボ；しホウＭ１が
回転し、一定の均一な）捏練が；ヱ成できる。

なお、上記第３．第４の発明の一実施例では、スクリュ
ーの後退速度を製品の冷却時間に合致さＣ一定速度とし
た。そして、パルスコーダＰ２からのパルスを計数して
計量点に達したか否かを判断したが、その代わりに、サ
ーボモータＭｌ、Ｍ２を駆動すると同時に、冷却時間と
等しい値にセラ１〜したタイマーをスター１〜させて、
該タイマーのタイムアツプによって甜量産に達したか否
かを判ｆｌｌｌｉ　シてもよい。

また、第２の発明の実施例ではスクリューを回転させる
ために１ノ−−ボモータＭ１を使用したが、このモータ
は汎用上−夕でもよい、７ 発明の効果 本発明は、スクリューを回転させるためにモータもしく
はサーボモータを使用し、また、射出を行わせるだめの
駆動源にもサーボモータを使用しだから、すべて電気制
御によって射出、混練（甜量）が制御でき、かつ、射出
を行うサーボモータによって背圧を印加づ−るようにし
たから４１４成が簡単で、かつ制御しやすいものである
。

また、上記射出用サーボモータでスクリコーを後退させ
、その時背圧が一定になるようスクリューー回転用のり
一−ボモータの回転数を制御できるようにしたから、ス
クリューの１斡退速度は自由（〔任意の値に設定でき、
成形品の冷却時間に合致さＩＪで成形リーイクルの効率
化を行うことができる。また、これにより、均一な充分
な混練を得ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施（る削出成形機のｑ・１出ｉ１
Ｗ　’Ｉｉ’ｌの一実施例の一部断面側面図、第２図（
よ、第１図の右側面図、 第３図は、本発明を実施覆る一実施例の制御部のブロッ
ク図、 第４図〜第７図は、水苔発明の一実施例の動作フローで
ある。 １・・・スクリュー軸、２・・・シリンダ、４・・・プ
レッシャプレート、７．７′　・・・す・ント、８．８
′・・・／Ｉ＜−ルスクリコー、６，９．９’　、１０
．１１・・・歯車、Ｍｌ、Ｍ２・・・リーーボモータ、
Ｐｌ、Ｐ２・・・］くルスコーダ、３０．３１・・・電
流検出計、３２，３３・・・△／Ｄコンバーク。 特許出願人 ファナック　株式会社

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）射出成形（幾におい（スクリーノーを回転ざける
   ためのモータど、スクリューを前進及び後退させるサー
   ボモータを有し、該」］−一ホモータを駆動しスクリ、
   １−を前進さ′Ｉ！川出射出１殺、ｌ二記七−夕を駆動
   しスクリューを回転さく！ると共に上記り一−ボ七−り
   に一定電流、を流し、ｌｌ圧を印加し、スクリューの回
   転にＪ、り牛じた成形材料の溶融による反力が上記背圧
   を上回ると、ト記］ノーボ七−夕はスリップしてスクリ
   ューを後退させ混練・１ｉ−ｔ　ｆｆｉを行うことを特
   徴どする射出成形１幾にお（する混線方式。
2. （２）上記スクリューを回転させるモータはサーボ［−
   夕゛（ある特許請求の範囲第１項記載の射出成形機にお
   ける混線方式。
3. （３）射出成形機にａ５い−Ｃスクリューを回転ざぜる
   ためのモータと、スクリューを前進及び後退さゼる４ノ
   ′−ボモータを有し、該→ノーボモータを駆動しスクリ
   ューを前進させ射出した後、上記モータを駆動しスクリ
   ューを回転さヒ、上記サーボモータの駆動電流を検出し
   て、該駆動電流か設定値以上になる毎に上記サーボモー
   タを１単位回転さけスクリューを後退させ混練・ｉ１吊
   を行うようにした射出成形機にお（プる混練方式１゜
4. （４）上記スクリューを回転さゼるモータはり゛−ボモ
   ータである特許請求の範囲第３項記載の射出成形機に、
   １３ける混練方式。
5. （５）射出成形（幾においでスクリューを回転させるた
   めの第１の七−夕と、スクリューを前進及び後退させる
   第２のサーボモータを有し、該第２のサーボモータを駆
   動しスクリューを前進させ射出した後、上記第１のサー
   ボモータを駆動しスクリューを回転させるど共に、上記
   第２のサーボモータを駆動しスクリューを後退させ、」
   二記第２の４プーボモータの駆動電流を検出し、該駆動
   電流が設定値になるように、に記第１のサーボモータの
   回転数を制御しで混練・ｈ１Φを行うことを特徴とづる
   射出成形（幾における混練方式。
6. （６）上記サーボモータの駆動で後）Ｒするスクリュー
   の後退速度は成形品の冷却時間以内にスクリューがＪ１
   吊点に達するように設定されている特許請求の範囲第５
   項記載の射出成形機に７１３１−Ｊる混練方式。
7. （７）射出成形機にｄ５いてスクリューを回転させるた
   めの第１のモータと、スクリ−１−を前進及び後退させ
   る第２のサーボモータを右し、該第２のサーボモータを
   駆動しスクリューを前進させ射出した後、ト記第１のり
   一−ボ［−タを駆動しスクリューを回転させると共に、
   上記第２のサーボモータを駆動しスクリューを後退させ
   、上記第１のサーボモータの駆動電流を検出し、該駆動
   電流が設定（ぽ１になるように上記第１のり゛−ボモー
   タの回転数を制御して混錬の負荷が一定になるようにし
   たことを特徴とする射出成形機にｄ３（プる混練方式、
   。
8. （８）上記サーボしホウの駆動で後退するスクリューの
   後退速１哀は成形品の冷却時間以内にスクリューが甜串
   点に’ｒＮ　’Ｉ−るように設定されている特許請求の
   範囲第７項記載の射出成形機にＪ５　Ｌプる′Ｌｆ？、
   ｎ方式。