JPS6372520A - 可塑化制御装置 - 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、射出成形機の可塑化制御装置に係り、特に溶
融樹脂温度が一定に保たれるようにした可塑化制御装置
に関するものである。

（従来の技術） 第２図は、本発明者等が先に提案した特願昭６１−７４
５６号に記載した射出成形機における可塑化時のスクリ
ュ背圧を制御する制御系の構成を示す図である。

同図において、固形粒の樹脂材料１がホッパー２より投
入され、スクリュ３が回転することにより前記樹脂材料
１を溶融して可塑化すると共に、射出時には可塑化され
た溶融樹脂を押出す。同スクリュ３は油圧モータ４によ
り回転駆動される。可塑化された樹脂はシリンダ５の先
端部に貯えられる。ヒータ６はシリンダ５を加熱するた
めに設けられている。

射出油圧シリンダ７は樹脂の可塑化時にスクリュ３に背
圧をかけ、また射出時にはスクリュ３を射出速度で押し
出すための力を発生する。

比例流量弁８は、油圧モータ４への油量又は射出油圧シ
リンダ７への油量を調節する。切換弁９は射出開始指令
Ａ又は可塑化開始指令Ｂを受けて、前記比例流量弁８か
らの油の行き先を切換える役割をする。比例圧力弁１０
は射出油圧シリンダ７内の圧力を調節する。スクリュ位
置検出器１１はスクリュの移動した位置を検出し、同位
置を射出圧力制御器１２および速度制御器１３に出力す
る。

射出圧力制御器１２は、射出時の射出油圧シリンダ７内
の上限値と保圧工程における保圧設定値を出力する。速
度制御器１３は、射出時にはスクリュ射出速度を得るの
に必要な比例流量弁８の弁開度指令を出力し、また可塑
化時には所定のスクリュ回転数を得るのに必要な比例流
量弁８の弁開度指令を出力する。油圧ポンプ１４は電動
機１５により駆動され高圧油を送り出す役割を果たす。

タンク１６は油を貯蔵する。金型１７は射出された溶融
樹脂を内部で固形化する。

熱電対２１はスクリュ溝に沿って複数点配置され、スク
リュ溝表面近くに取付けられている。

２２は熱電対２１のリード線であり、２３は熱電対２１
の検出信号を外部に出力する信号伝送器である。

２６はスクリュ溝に沿っての溶融樹脂温度の設定パター
ンを与える樹脂温度設定器である。２７は入力される２
つの量の差を出力する減算器で、スクリュ溝に沿って検
出される樹脂温度の点数だけ設けられている。可塑化制
御器２９はスクリュ溝に沿った樹脂温度パターンと設定
パターンとの偏差が入力されて比例圧力弁１０に対する
圧力設定値を出力する。切換器３１は射出開始指令Ａと
可塑化開始指令Ｂとの入力信号に応じて射出圧力制御器
１２からの信号と可塑化制御器２９からの信号のいずれ
かを出力する。

以上の構成において、先に開発された可塑化制御装置の
作用について述べる。すなわち、射出開始指令Ａが速度
制御器１３に入力されると、速度制御器１３はスクリュ
位置に応じた比例流量弁８の弁開度指令を出力し、比例
流量弁８は所定の弁開度をとる。比例流量弁８は必要な
油量を切換弁９に送り、切換弁９は射出開始指令Ａが入
力されるときは比例流量弁８からの油量を射出油圧シリ
ンダ７に送るように弁が切換ねる。

一方、射出開始指令Ａが射出圧力制御器１２に入力され
ると、射出圧力制御器１２はスクリュ位置に応じて射出
油圧シリンダ７内の圧力上限値と保圧工程における保圧
設定値を切換器３１に出力する。切換器３１は射出開始
指令Ａが入力されると、射出圧力制御器１２からの出力
、すなわち比例圧力弁１０の圧力設定値を比例圧力弁１
０に出力する。比例圧力弁１０は射出油圧シリンダ７内
の圧力が所定の圧力になるように圧油の一部をタンク１
６に逃がす。

射出シリンダ７は前記圧油の供給によりスクリュ３を所
定の射出速度で移動させる。金型１７内に射出された樹
脂は冷却が開始され、一方シリンダ５内では次の樹脂の
可塑化工程が始まる。

可塑化時に溶融樹脂の温度制御を行うために、スクリュ
溝に沿って埋められた複数の熱電対２１が夫々の位置に
おける溶融樹脂温度を検出する。

熱電対２１により検出された樹脂温度はスクリュ３の中
に配線されたリード線２２により信号伝送器２３に送ら
れる。

信号伝送器２３は前記複数の樹脂温度を外部に出力する
。一方、樹脂温度設定器２６からは、各熱電対２１の埋
められたスクリュ位置に対応する位置における樹脂温度
の各設定値が減算器２７に出力され、各減算器２７は信
号伝送器２３から送られる樹脂温度の実際値と前記各設
定値の差を算出し、可塑化制御器２９に出力する。

ここで、減算器２７の出力ΔＴｌ　＋ΔＴＺ　＋ΔＴ２
　＋ΔＴ４は、次式で表わせる。

ただし、 −Ｔｓ＋”　Ｔｓａ　：樹脂温度設定器２６の出力でス
クリュ溝に沿った各位置での溶融 樹脂温度の設定値である。

Ｔ１〜Ｔ４：信号伝送器２３の出力でスクリュ溝に沿っ
た各位置での樹脂温度 の実際値である。

可塑化制御器２９は次式に基づきスクリュ背圧に対する
要求信号Ｐ６を算出する。

Ｐｄ＝Ｋｐ＋ΔＴ１　＋ＫｐｚΔＴＺ＋ＫＰ３ΔＴ３＋
ＫＰ４ΔＴ４・−・・・・・−−−・−−−−−・−・
　（２）ここで、 ＫＰＩ”　Ｋｐａ　：　？８融樹脂の温度偏差ΔＴｌ〜
ΔＴ４に対するスクリュ背圧要求信号 の比例ゲインでＫＰＩ〜Ｋｐｍ＞０で ある。

可塑化制御器２９は前記式（１）、　（２）に基づいて
算出したスクリュ背圧要求信号Ｐ４を切換器３１に出力
する。

樹脂温度Ｔ２（ｉ＝１〜４）が設定温度Ｔ、１（ｉ＝１
〜４）より低いときは、ΔＴ五（ｉ＝１〜４）〉０とな
り、（２）式よりスクリュ背圧要求信号Ｐ４は増す。ス
クリュ背圧が増すと、可塑化能力が減少する。一方、ス
クリュ回転による内部摩擦熱は変らないため、樹脂温度
が上昇し、設定温度に近づく。

逆に、樹脂温度が設定温度より高いときは、ΔＴ、（ｉ
＝１〜４）くＯとなり、（２）式よりスクリュ背圧要求
信号Ｐ、は減ってスクリュ背圧が減ると、可塑化能力が
増す一方で、スクリュ回転による内部摩擦熱は変らない
ため、樹脂温度は低下し設定温度に近づく。樹脂温度を
設定値に近づけるためにスクリュ背圧を変えると可塑化
能力も変動する。この可塑化能力の変動は従来の速度制
御′Ｂ器１３のスクリュ回転数設定値を予じめ適当な値
にとることにより小さくすることができる。

可塑化制御器２９は可塑化開始指令Ｂが入力されると同
時に比例圧力弁１０に対する圧力設定値を切換器３１に
出力する。切換器３１は可塑化開始指令Ｂが入力される
と可塑化制御器２９からの出力を比例圧力弁１０に出力
する。比例圧力弁１０はスクリュ背圧が可塑化制御器２
９のスクリュ背圧要求信号Ｐ、と一致するように射出油
圧シリンダの油量の一部をタンク１６へ逃がす。

このように先に開発された可塑化制御１口装置では、射
出成形機の成形品品質安定化のために、可塑化樹脂温度
を一定に保つためにスクリュ溝表面近（に取付けた複数
の熱電対から可塑化樹脂温度の検出信号を得ている。こ
の樹脂温度検出信号は樹脂温度を制御するためのフィー
ドバック信号としては、次の理由から問題が残るもので
ある。

（１）　　樹脂温度を正確に、しかも時間的な遅れなく
検出するためには、熱電対をスクリュ溝表面近くに埋め
込むことが望ましい。

しかし、射出成形機では保圧工程で樹脂圧力が１５００
ｋｇ／ｅＪ以上になることから、強度上の理由で熱電対
をスクリュ溝表面に十分近く埋め込むことはできない。

そのため、樹脂温度制御のために使う樹脂温度検出信号
としては、精度および応答性に問題がある。

（２）可塑化された樹脂は水などに比べて粘性係数が非
常に大きいため溶融樹脂を均一に混合しにくい。したが
って、可塑化樹脂温度の空間的バラツキも多くなるため
、スクリュ先端近傍より可塑化樹脂が流れ出していくと
きに計測される樹脂温度は、時間的に変動することにな
る。

（発明が解決しようとする問題点） 即ち、先に開発された可塑化樹脂温度の検出手段によれ
ば、その構造上から精度及び応答性に難があり、また可
塑化樹脂の高粘性に基づく混練の不均一性に伴ない樹脂
温度変動を補償し難いという問題点が残るものであった
。

そこで、本発明はこれらの問題点を解消せんがために、
直接樹脂温度を検出することなく、射出成形機における
樹脂の可塑化過程を数式をもってモデル化し、この数式
モデルに基づき各種操作量を変えて樹脂温度を一定に制
御する制御装置を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） このため、本発明は射出成形機のスクリュを回転させる
油圧モータと、この油圧モータに送る油量を電気信号で
調整する弁と、前記スクリュに背圧をかける射出油圧シ
リンダと、この射出油圧シリンダから油量を逃がし油圧
力を調整する弁と、スクリュ位置を検出するスクリュ位
置検出器とからなる可塑他制′４Ｂ装置において、予じ
め設定された所定のスクリュ回転数のもとて時間又はス
クリュ位置の関数であるスクリュ背圧設定値を出力する
スクリュ背圧設定器によりスクリュ背圧を制御すること
を構成とし、これを上記問題点の解決手段とするもので
ある。

つまり、本発明は射出成形機における樹脂の可塑化過程
を数式で表わした数式モデルを利用するものである。数
式モデルが可塑化過程を精度よく表わすことができれば
、次のような利点がある。

（１）数式モデルではスクリュ背圧を変えたときに、可
塑化された樹脂温度自体の時間的変化が精度よく時間的
遅れなく得ることができる。

（２）数式モデルでの樹脂温度は、樹脂が完全に混練し
たと想定したときの樹脂の平均温度として得ることがで
きる。

上記の和気をもつ数式モデルを使って可塑化過程を表現
し、この数式モデルのもとて第２図に示す制御系を含め
たシミュレーション数式モデルヲ作成する。更にこのシ
ミュレーション数式モデルを使って、可塑化過程を計算
機をもってシミュレーション計算する。数式モデルでの
樹脂温度は精度よく、時間的遅れもなく、均一化された
樹脂温度が得られるのでシミュレーション計算では理想
的な樹脂温度制御が可能となる。

（作用） したがって、このシミュレーション計算から予じめ適当
に定められたスクリュ回転数のもとで理想的な樹脂温度
制御を行うのに必要なスクリュ背圧の時間的変化を得て
、この時間的変化に基づくスクリュ背圧を刻々制御し、
可塑化樹脂温度を検出することなく、射出毎に溶融樹脂
を一定温度に実現しようとするものである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に従って詳述する。

第１図は本発明の一実施例である可塑化制御装置の構成
を示す図である。

第１図で使用する符号中、第２図のものと同一のものは
同一構成部分を示すため、その部分の説明は省略し、以
下の説明では本実施例装置に特有の部分を中心に説明す
る。

同図において、４１は可塑化過程と可塑化制御系を含め
た数式モデルによる計算機シミュレーションによって決
めたスクリュ背圧設定値の時間的変化を出力する関数発
生器であり、同関数発生器は射出成形機が可塑化時に予
じめ適当に決めた速度制御器１３のスクリュ回転数設定
値のもとて理想的な溶融樹脂温度制御を行うのに必要な
スクリュ背圧の時間的変化を与える設定器である。

スクリュ背圧設定器４１の出力は切換器３１に入力され
る。

次に、上記の如く構成された本実施例装置の作用につい
て述べる。射出開始指令Ａが速度制御器１３に入力され
てから金型１７内に溶融樹脂が射出され冷却が開始され
る一方で、シリンダ５の部分で次の樹脂の可塑化工程が
始まるまでの過程は従来と同じであるので、ここではそ
の説明は省略する。次の可塑化開始指令Ｂが速度制御器
１３に入力されると、速度制御器１３からはその時点か
ら予じめ適当に定められたスクリュ回転数に対する要求
信号を比例流量弁８に出力する。

同じく、可塑化開始指令Ｂがスクリュ背圧設定器４１に
入力されると、同スクリュ背圧設定器４１からはその時
点からスクリュ背圧に対する要求信号、すなわち、時間
の経過とともに変化する比例圧力弁１０に対する圧力設
定値を自動的に切換器３１に出力する。

切換器３１は、可塑化開始指令Ｂが入力されるとスクリ
ュ背圧設定器４１からの出力を比例圧力弁１０に出力す
る。比例圧力弁１０はスクリュ背圧がスクリュ背圧設定
器４１の要求信号と一敗するように射出油圧シリンダ７
の油量の一部をタンク１６に逃がす。

切換弁９は可塑化開始指令Ｂが入力されると、比例流量
弁８からの油量を油圧モータ４に送りスクリュ回転数は
速度制御器１３の要求信号と一致するようになる。

以上の例では、可塑化開始指令Ｂがスクリュ背圧設定器
４１に入力されると、背圧要求信号は時間の経過に従っ
て自動的に出力されるものとして説明した。

第１図には、点線をもってスクリュ位置検出器１１から
の出力がスクリュ背圧設定器４１および速度制御器１３
のスクリュ回転数設定部分に入力される場合が示されて
いる。これはスクリュ回転数を予じめ所定回転数に設定
した場合を含めて、スクリュ背圧を時間の関数として制
御するのにかえてスクリュ位置の関数として制御しても
、溶融樹脂温度を一定に保つことが可能であることを示
すものである。

なお、この場合、計算機シミュレーションにより溶融樹
脂温度を一定に保つに必要なスクリュ背圧をスクリュ位
置に対応させた値として得ておく必要のあることは勿論
である。

（発明の効果） 以上、詳細に説明した如く本発明では射出成形機の可塑
化工程において適当に定められたスクリュ回転数のもと
て溶融樹脂温度を一定に保つために必要となるスクリュ
背圧の時間的又はスクリュ位置に対する各変化を予じめ
計算機シミュレーションで求めておき、この求めた関数
に従ってスクリュ背圧を制御することにより、溶融樹脂
温度を検出することなく一定に保つことができるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す射出成形機における可
塑化制御装置の構成図、第２図は先に提案された射出成
形機における可塑化制御装置の構成図である。 図の主要部分の説明 ３・・・・スクリュ ４・−・油圧モータ ７・−・射出油圧シリンダ ８・−・比例流量弁 １０・・−比例圧力弁 １１・−スクリュ位置検出器 １３〜速度制御器 ４１・−スクリュ背圧設定器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 射出成形機のスクリュを回転させる油圧モータと、この
   油圧モータに送る油量を電気信号で調整する弁と、前記
   スクリュに背圧をかける射出油圧シリンダと、この射出
   油圧シリンダから油量を逃がし油圧力を調整する弁と、
   スクリュ位置を検出するスクリュ位置検出器とからなる
   可塑化制御装置において、予じめ設定された所定のスク
   リュ回転数のもとで時間又はスクリュ位置の関数である
   スクリュ背圧設定値を出力するスクリュ背圧設定器によ
   りスクリュ背圧を制御することを特徴とする可塑化制御
   装置。