JPS6127229A - 電動式射出成形機の射出工程制御方法 - 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］ この発明は、合成樹脂の成形に用いられる電動式射出成
形機の射出工程制御方法に関するものである。

［従来の技術］ 既に開発された電動機を駆動源とする成形機では、保圧
工程の保圧圧力の制御をサーボモータのトルク値を制御
して行い、油圧式成形機と同様に、トルク値を一気に変
更して、保圧圧力を零または背圧力の設定値まで一気に
低下させて射出工程を終了させている。

［発明が解決しようとする問題点］ 一般的な成形機の射出工程は、射出開始から樹脂が金型
内にほぼ充満するまでの充填工程と、金型内に充満した
樹脂を圧縮する圧縮工程と、圧縮充填した溶融樹脂を冷
却による収縮分を補充填するため又は再圧縮するため、
あるいは樹脂の機械のノズル側への逆流をとめるため等
の保圧工程に分割して考えることができる。

射出工程終了直前の保圧工程中の保圧圧力は、射出シリ
ンダの油圧圧力により行われ、その設定圧力は良品質な
製品を得るために零ではなく、加熱筒内及びノズル部の
溶融樹脂は加圧された状態にあり、この状態から保圧圧
力の設定値は零または背圧力の接待値まで一気に落され
て射出工程を終了させている。

従来の油圧を使用した射出成形機にあっては、射出シリ
ンダ内の作動油がシリンダより流出する時の流動抵抗、
あるいは油圧バルブの作動特性によって、射出工程終了
時に特別な射出圧抜制御方法をとらなくとも、射出工程
終了時の、スクリュが後退しすぎることもなく、成形上
の弊害はみつかっていない。

しかしながら、保圧工程の保圧圧力の制御を、サーボモ
ータのトリク値を上述のように制御して行う電動式の場
合には、加熱筒内及びノズル部等に圧縮状態にて残留し
ている溶融樹脂による蓄圧エネルギーにより、射出工程
を終了したのちにおいても、駆動源の力を取除いたにも
かかわらず、スクリュの後退力が生じて、スク′リュが
後退移動を続ける。このスクリュ後退力を制御させる力
は、ネジ機構等の摩擦力による制動力などであって、そ
れは油圧駆動の場合に比べて小さなものであるため、ス
クリュはそのような制動力に抗して後退し過ぎてしまう
。

このスクリュの後退し過ぎによって加熱筒内におけるス
クリュ前方の樹脂圧は負圧となり易く、時には溶融樹脂
で充満されていなければならないスクリュ前方の加熱筒
内に空洞ができる。甚だしい場合には計（６）位置以上
にスクリュが後退移動する。このようなことによって加
熱筒内のスクリュ前方の樹脂圧が負圧となったり、空洞
が生じたりすると、溶融樹脂内に気泡が発生したり、計
量のバラツキ、樹脂可塑化の不安定さなどが生じ、成形
品の品質を低下させる原因となる。更にまた計量位置以
上にスクリュが後退移動すると、計量不能を来たし、成
形を行うことができなくなる。

Ｅ問題点を解決するための手段］ この発明は上記蓄圧エネルギーによる射出工程制御の問
題点を解決し、トルク値を制御して射出工程を制御して
も、そこに何等の弊害が生じない新たな射出工程制御方
法を提供せんとするものである。

上記目的によるこの発明の特徴は、駆動源としてサーボ
モータを用い、そのサーボモータの回転力をねじ機構に
より射出スクリュの推力に変換して溶融樹脂の射出を行
うにあたり、射出工程の終了直前に、上記サーボモータ
のトルク値を時間の経過にしたがい減少させて、射出工
程の終了に至る間の射出力を減衰制御し、しかるのち射
出工程を終了することにある。

［作　用］ 上記のように、射出工程の終了の直前から、射出工程の
終了に至るまでの間、サーボモータのトルク値を時間の
経過にしたがい減少させると、加熱筒内の溶融樹脂によ
る蓄圧エネルギーもその時間の経過にしたがって減衰し
、スクリューの後退移動も緩速化されて加熱筒内に負圧
が生じ難くなり、また設定位置にてスクリュを停止させ
ることができる。

更にこの発明を図示の実施例により詳細に説明する。

［実施例］ 第１図及び第２図において、射出工程は、スクリュ１に
よる射出部材を内装した加熱筒２と、射出加熱筒の保持
を兼ねる機台３上のハウジング４とを有する。該ハウジ
ング４の内部には、スクリュ１の後端部に連結した回動
軸５を介して接続したスクリュ可動部材６と、第２図に
示すように回動軸５と平行にしハウジング前後壁４ａ、
４．ｂにわたり架設した両側の支軸７．７とがあり、そ
の支軸７，７に上記スクリュ可動部材６が前後方向に摺
動自在に両端部を貫挿して取付け゛である。

上記回動軸５の後端には、スクリュ回転用の歯車８を有
する小径の延長軸５ａが突設してあり、この延長軸５ａ
の端部にスラスト軸受け９を介して、上記スクリュ可動
部材６が接続しである。またスクリュ可動部材６の中央
部は円筒形で、その中央部の後端内にねじを内周面に施
したねじ受部材１０が嵌着してあり、そのねじ受部材１
０にねじ軸１１が、上記スクリュ１と同心にしてねじ込
んである。

このねじ軸１１の後端は、スラスト軸受１２をもってハ
ウジング後壁４ｂに回転自在に保持した軸部１１ａとな
っており、その軸部１１ａに歯車１３が取付けである。

上記歯車８．１３は、ハウジング４の内部下側の伝動軸
１４に、クラッチ１５．１６を設けて取付けた歯車１７
．１８とそれぞれ噛合してあり、伝動軸１４とハウジン
グ４の下側面に連結したタコメータジェネレータ２１を
備えた直流電動式のサーボモータ１９の駆動軸は、駆動
ベトル２０をもって連絡し、サーボモータ１９を駆動源
として上記スクリュ１を回転及び軸方向に可動すること
ができるようにしである。

上記構造の電動式射出装置におけるスクリュ１の回転後
退（材料計量）は、歯車１７．８をもって行われ、また
スクリュ１の射出前進は歯車１８゜１３を介して行われ
る。即ち、歯車１）３の回転によりねじ軸１１も回転し
、この回転力は回動を阻止されたスクリュ可動部材側の
ねじ受部材１０によって推力に変換される。そしてスク
リュ可動部材６と共にスクリュ１が前進し、スクリュ前
方にチャージされた加熱筒２内の溶融樹脂はノズルから
型締された金型２３．２４に射出されるのである。

２５は、計量停止位置検出器、２６は射出速度切換位置
検出器、２７は射出２次圧力切換位置検出器でそれら位
置検出器は近接スイッチ、リミツ、トスイッチなどより
なる。

２８はスクリュ可動部材６と共に移動する上記位置検出
器のアクチュエータである。

第３図は制御装置を例示するブロック図で、マイクロプ
ロセッサ及び記憶装置を備えた機械制御用集中制御装置
２９と直流電動式サーボモータ１９及びり］メータジェ
ネレータ２１とを接続したサーボモータ制御アンプ３０
との間に、集中制御装置３９からのデジタル信号をアナ
ログ電気信号に変換する速度指令用Ｄ−Ａ変換器３１、
トルク指令用Ｄ−Ａ変換器３２、及びサーボモータ１９
の正転・逆転指令回路３３が接続されている。

サーボモータ制御アンプ３０は、集中制御装置２９の指
令によってサーボモータ１９の正転・逆転ならびに回転
数（速度）、トルク（電流）の上限値等を制御する機能
をもも、タコメータジェネレータ２１の信号をフィード
バックし回転数（速度）の定速度制御を行なわせるもの
である。

また集中制御装置２９には、上記位置検出器２５〜２７
、クラッチコイル１５．１６と時間設定器Ｔ１〜Ｔ４、
Δ■、速度設定器■１．ｖ２、トルク設定器Ｐ１．Ｐ２
．Ｐ３、及び減圧値設定器ΔＰとが接続してあり、更に
また図示してないが操作スイッチ、スクリュ背圧制御装
置２２の制御用アンプ、スクリュ回転（計量）用速度設
定器、トルク設定器等が接続されている。

次に射出工程の制御方法について説明する。第４図は射
出工程の制御を説明するための射出速度、射出トルクの
制御関係図で横軸は時間を示す。

計量（材料チャージ）がなされ計量停止位置検出器２５
が作動して計量工程の終了した条件、型締終了条件など
の射出工程移行の条件が整うと、射出クラッチ１６を励
磁して、射出工程が開始する。

時間設定器■１が選択され、その設定時間ｔ１が経過し
、射出クラッチの接続が完了すると、射出時間の計時を
開始し、モータ回転指令回路３３の正転指令回路を作動
させると共に速度設定器■１、トルク設定器Ｐ１が選択
され、その設定値に対応したディジタル信号は、速度指
令用Ｄ−Ａ変換器３１、トルク指令用Ｄ−Ａ変換器３２
により、速度値、トルク値それぞれの指令信号として、
アナログ値にて、サーボモータ制御アンプ３ｏに指令さ
れて射出速度指令値υ　、トルク指令値（トルクの上限
値）Ｐ　にてモータが正転して充填工程が開始する。第
４図のａ−ｂ間は射出工程開始時の射出クラッチ接続工
程である。

充填工程が開始し、射出速度切換位置検出器２６の作動
位置にスクリュが達すると、射出速度設定器■２が選択
され、サーボモータの速度指令値はυ　に変更される。

第４図のｂ−ｃ間は充填工程である。

スクリュはυ２の設定値となりさらに射出前進がなされ
圧縮工程が続行し、射出圧力２次圧力切換位置検出器２
７が作動すると、射出２次圧力時間の計時を開始すると
共にトルク設定器Ｐ２が選択され、サーボモータはｐ２
のトルク指令値によって制御される。第４図ｃ−ｄ間は
スクリュは速度制御領域における圧縮工程の一部分をな
す。

第４図のｄ点にて、サーボモータのトリク指令値Ｐ２と
填満されつつある全型内樹脂負荷とのバランスにおいて
、さらに圧縮工程が続行し、樹脂圧力による負荷が増大
したのに従い、速度制御領域からトルク制御領域と切換
り保圧工程に移行していく。　保圧圧力はＰ２の指令に
対応する値となり、保圧工程に移行し、時間設定器Ｔ３
の設定時間ｔ３が経過すると、トルク設定器Ｐ３が選択
されたサーボモータはＰ３の指令値により制御され、保
圧圧力はＰ３の指令に対応する値となって、３次圧力と
なる。第４図ｄ−ｅ間はトルク制ｔＩｌ領域の圧縮工程
の一部を含む保圧工程があると共に２次圧力制御領域で
ある。

時ｍ設定器Ｔ２の設定時間ｔ２が経過すると保圧工程は
終了し射出圧力の減衰制御、即ち射出圧抜工程に移行す
る。第４図ｅ−ｆ間は保圧工程の３次圧力制御領域であ
る。

射出圧抜工程に入ると、集中制御装置２９の内部のマイ
クロプロセッサの演算機能により、保圧圧力の指令値Ｐ
３は、時間設定器へＴ１減圧値設定器ΔＰにより設定さ
れた設定値Δｔ１及びΔｐにより段階的に減少される。

すなわち、射出圧抜工程に入るとサーボモータのトルク
の指令値はｐ３−Δｐとなり、その後Δｔの時間が経過
するごとに直前のトルク設定値からざらにΔｐの値分づ
つ減少させてトルク指令値を段階的に０まで切換えるこ
とにより射出圧抜工程制御を行わせる。

トルク指令値が０となった時点でサーボモータの速度指
令、正転指令を止めると共に射出クラッチ１６の励磁を
解き、時間設定器Ｔ４の設定時間ｔ４が経過して射出工
程が終了する。時間設定器Ｔ４は射出クラッチ１６が解
磁から解放されるまでの時間を設定するもので、次工程
の計量工程に移行させる等に必要なタイミング設定器で
ある。

なお上記例では速度指令、正転指令、トルク指令値がＯ
になったときＯＦＦしているが、速度指令はｆ点でＯＦ
Ｆさせてもよいし、また負荷の大きさによっては、サー
ボモータ制御アンプの回生制動機能を利用して圧抜きさ
せることもでき、この場合には速度指令、正転指令はｆ
点でＯＦＦさせてもよい。第４図ｆ−Ｑ間は射出圧抜工
程であり、ｆ−ｈ間は射出クラッヂ釈放工程である。

上記の制御の説明は、自動運転時でかつ正常なりＵＩｌ
ｌ状態のときのものであるが、射出工程中に金型内のゲ
ートづまりなどが生ずると、射出時間が経過して、射出
工程を終了させんとするときに正常に保圧工程に移行し
ていない時などがある場合もあり、それらの異常時にも
射出圧抜制御後に射出工程を終了させるよう集中制御装
＠２９によりプログラムされている。すなわち、射出工
程動作に必要な種々のイクターロック条件が射出工程中
に１つでもなくなったときには、その時のトルク設定値
を基準にして、上記射出圧抜制御と同様に、段階的圧抜
制御を行ない、射出工程の圧抜工程をした後に射出工程
を終了させるように、マイクロプロセッサによるプログ
ラムがなされている。

また他の実施例としては、サーボモータ制御アンプ３０
において、トルク指令回路に圧抜工程のときのみ、コン
デンサー、抵抗を挿入して外部のトルク指令がなくなっ
てもトルク指令値がすぐに、０とならないように時定数
をもたせた制御回路による射出圧抜制御で６よい。この
場合のモータ制御トルクがＯになった確認は、タイマー
を使用した時間によればよい。

［発明の効果］ この発明は上述のように射出工程を制御してなるもので
あるから、次のとおりの効果を奏する。

（１）　射出力を減衰したことから、保圧圧力を一気に
除いても、射出スクリュの急速な後退移動が起らず、射
出スクリュ前方の加熱筒内が負圧となるようなことがな
い。

（２）　射出スクリュの後退制御が容易となり、計量不
能を来たすことがない。

（３）　サーボモータのトルク値を電気的に制御して、
射出力の減衰制御を行うことができるため、常に制御を
確実に行うことができる。

（４）　射出工程の開始から保圧工程に至る全工程を自
動的に連続制御できるので、操作性が向上し、また最終
の保圧工程における圧力を自由に設定することができる
。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明に係る電動式射出成形機の射出工程制御
方法の実施例を示すもので、第１図は電動式射出成形機
の一部縦断正面図、第２図は射出装置の横断平面図、第
３図は制御回路のブロック図、第４図は速度トルク設定
の制御関係図である。 １・・・スクリュ　　　２・・・加熱筒５・・・回動軸
　　　　６・・・スクリュー可動部材１４・・・伝動軸
　　　１５．１６・・・クラッチ１９・・・サーボモー
タ ２１・・・タフメータジェネレータ ２５・・・計量位置検出器 ２６・・・射出速度切換位置検出器 ２７・・・射出圧力２送圧切換位置検出器２８・・・ア
クチュエータ ２９・・・集中制御装置 ３０・・・サーボモータ制御アンプ 第４図 手続補正書 昭和６０年５り／１日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 駆動源としてサーボモータを用い、そのサーボモータの
   回転力をねじ機構により射出スクリュの推力に変換して
   溶融樹脂の射出を行うにあたり、射出工程の終了直前に
   、上記サーボモータのトルク値を時間の経過にしたがい
   減少させて、射出工程の終了に至る間の射出力を減衰制
   御し、しかるのち射出工程を終了することを特徴とする
   電動式射出成形機の射出工程制御方法。