WO1988008783A1 - Control unit of injection molding machine - Google Patents

Description

明 細 書 射出成形機の制御方法 技 術 分 野

この発明は射出成形機の制御方法に関 し 、 特に粘弾 性体の溶融樹脂の射出工程を制御する射出成形機の制 御方法に関する。 背 景 技 術

射出成形機では、 溶融樹脂の射出速度が成形品の物 性 （ 精密安定成形性等 ） に大き く 影響を えるこ とが 判明 してお り 、 このため、 金型内に充塡される溶融樹 脂の射出速度を適宜制御するよ う に して いる。

上述 した射出速度を制御するため、 いわゆるスク リ ユ ー式の射出成形機において はシ リ ンダ内に収容され た溶融樹脂に圧力を加えるスク リ ユ ーの前進速度を適 宜変化させ 、 こ れに よ り 金型内に充塡される溶融樹脂 の射出速度を制御するよう に している。

従来、 上述 したスク リ ユ ーの前進速度を変化させる にはスク リ ュ ーを前進させる駆動装置 （ 油圧シ リ ンダ 射出ラ ム等 ） へ作動油を供給する オイ ルパイ プに流量 制御弁 （ フ ロ ーコ ン ト ロ ールパルプ ） を介在させ、 こ の流量制御弁に よ り 作動油の流 Sを制御するこ と に よ り 行 つ Xいる _c このよ う な 来の制御方法の具体例を 述べる と 、 倒えぱ成形品の物性を向上させるため 1 射 出工程中における射出速度の多段速度設定を行う場合 は、 スク リ ューの移動位置を検出する位置検出器、 ス ク リ ュ一速度切換位 g設定器、 及びスク リ ュ ー速度 ( 射出速度） 設定器を使用 し、 予め設定されたスク リ ユ ー移動位置にて流量制御弁の開度が予め設定された 流量の開度となるよ う に制御 し、 これによ り スク リ ュ 一の速度を多段階に制御するよう に している。 なお、 このよう な制御方法は例えば、 特開昭 4 8 - 9 5 4 5 8 号公報、 特開昭 5 9 — 6 4 3 3 7 号公報に開示され ている。

ところで、 上述 した從来の制御方法による と、 射出 速度の制 ϋは単にスク リ ユ ーの移動速度を制御するこ とによ り 行われてお り 、 このためノズルから射出され る溶融樹脂の実際の射出速度とスク リ ユ ーの移動速度 によ り設定される射出速度とが異なるこ とがある。

このこ とは、 例えば充塡工程 Φにスク リ ュ ーが溶融 樹脂を押圧している時にはスク リ ュ 一先端の溶融樹脂 圧力は上昇してお り 、 この状態でスク リ ュ ーの移動を 停止すれば溶融樹脂の射出速度は 0 になるはずである が、 実際はスク リ ユ ー先端の圧縮された溶融樹脂はそ の圧力が金型内の負荷圧力に祀当する圧力 に減少する まではノズルの先端から流出する、 すなわちスク リ ュ 一の移動を停止した時に直ちに実際の射出速度は 0 に はならないこ と となる。 また同様に突際の射出速度と スク リ ュ ーの移動速度に よ り 設定される射出速度とが 異なる例 と して 、 逆にスク リ コ 一が停止した状態か ら 急加速を行 っ た場合にもスク リ ユ ー速度に見台う だけ の実際の射出速度が得 られるま でには溶融樹脂圧力が 十分上昇 しなければな らず、. 溶融樹脂弾性圧縮時間ぶ んの応答遅れが生 じ、 その間は実際の射出速度 とスク リ ユ ーの移動速度によ り 設定される射出速度 とが異な るこ とが分かるであろう 。 なお、 このよ う に実際に射 出される溶融樹脂の射出速度 とスク リ ユ ーの移動速度 によ り 設定される射出速度 とが異なる原因は溶融樹脂 の弾性によるもの と者え られている。

上述 した よ う に従来の制御方法に よる とス ク リ ユ ー 速度をいかに正確に制御 しても実際の溶融樹脂の射出 速度を正確に制御するこ と は出来ず、 このため射出時 間の再現性及び射出速度の安定性がそこなわれ、 精密 安定成形性を向上させるこ とが困難であ っ た。

こ の発明は上述 した事情に鑑み、 射出時間の再現性 と射出速度の安定性を可及的に確保 し 、 これによ り 精 密安定成形性を向上させた射出成形機の制御方法を提 供するこ とを目 的 とする。 発 明 の 開 示

この発明に係わる射出成形機の制御方法では、 ノ ズ ル先端部に当該ノ ズルの開度を変化させるノ ズルパル ブを配設 し 、 こ の ノ ズルバルブの開度量を予め設定さ れたスク リ ユ ー移動位置にて予め設定された開度量に 切 り 替える と ともに ， 前記ノ ズルパルプの開度量に応 じ前記ス ク リ ユ ーを押圧する作動油の流 Sを変化させ るよう に したものである。 このよう にノズルか ら射出 される溶融樹脂を 、 予め設定されたスク リ ュー移動位 置に応じて予め設定された開度量に切 り替え られるノ ズルパルプによ り直接制御する ともに当該ノズルパル プの開度量に応じスク リ ユ ーを押圧する作動油の流量 を変化させる と、 ノズルから射出される溶融桐脂の実 際の射出速度とスク リ ユ ーの移動速度によ り 設定され る射出速度との応答性が向上するこ と となる。 ' 図面の簡単な説明

第 1 図はこの発明に係わるスク リ ユ ー式射出成形機 の概念構成図である。

第 2図はノ ズルパルプ開度とスク リ ユ ー移動位置と の関係を示すグラフである。

第 3 図は流量制御弁の開度とスク リ ュ ー移動位置と の関係を示すグラフである。

第 4 図は実射出量とスク リ ユ ー移動位置との関係を 示すグラ フである。 発明を実施するための最良の形態

第 T図はこの発明に係わる射出成形镞の制御方法を 実施するいわゆるスク リ ユ ー式の射出成形機の概念構 成図である。

このスク リ ュ ー式の射出成形機 Ί では、 溶融樹脂が 収容されるシ リ ンダ 2 の先端部にノ ズル 3 が一係に配 設されて お り 、 このノ ズル 2 内に は当該ノズルの開度 ( 開口断面積 ） を変化させる円筒形の ノ ズルパルプ 4 が回動自在に支承さ れて いる 。 ま た 、 前記シ リ ンダ 2 の後方に は樹脂材料を投入する ホ ッ パ 5 が配設さ れ、 さ ら に前記シ リ ンダ 2 内 に は溶融樹脂を押圧するス ク . リ ユ ー、 6 が前記シ リ ンダ 2 の軸方向 に対 し摺動自在で 且つ シ リ ンダ 2 内で回動自在 に嵌揷さ れて いる。 一方、 . 前記ス ク リ ユ ー 6 の後端に は当該ス ク リ ュ一 6 をシ リ ンダ 2 の先端へ押圧する射出 シ リ ンダ 7 が配設さ れて お り 、 こ の射出 シ リ ンダ 7 の ピス ト ン ロ ッ ド 8 は前記 ス ク リ ュ ー 6 の後端 に連設さ れて いる 。 ま た前記射出 シ リ ンダ 7 の ビス 卜 ン ロ ッ ド 8 に は油圧モー タ 9 の回 転軸が 1 0 が連設され、 当該モー タ 8 の回転力が前記 ピス ト ン ロ ッ ド 8 を介 し てス ク リ ュ ー 6 に伝達さ れて いる o

次に 、 上述 した射出成形機 1 の概念的な動作を説明 する 、 ホ ッ パ 5 内 に投入さ れ樹脂材料 はス ク リ ュ ー 6 の回転に よ り シ リ ンダ 2 内 に吸引さ れ、 こ の 間 に加熟 、.

可塑化さ れ溶融樹脂 と な っ て シ リ ンダ 2 の先端 に蓄積 さ れる 。 そ し て 蓄積さ れた際の溶融樹脂の圧力で ス ク リ ュ ー 6 は後退する 。 その後シ リ ンダ 2 の先端部内に 所定量の 融樹脂が蓄積さ れた際に 、 射出シ リ ン ダ 7 の油圧室内 に 作動油を供給する と 、 ス ク リ コ 一 6 の先 端が ノ ズル 3 方 向 に前進 し て 溶融樹脂を当該 ノ ズル 3 か ら押圧 し 、 当該溶融樹脂を金型 1 1 内 に 射出する 。

次に 、 上述 し た射出成形装置 1 に おける溶融樹脂の 射出速度を制御す る制御装 Eを詳述する 。 この射出或形装置 1 の射出速度を制御する制御装置 はノ ズルパルプ 4 を回転させるノ ズルパルプ駆動手段 2 と、 実際のスク U ユ ー 6 の移動位置を検出するス ク リ ュ一移動位置検出手段 1 3 と、 射出シ リ ンダ 7 内 に供給される作動油の流量を制御する流量制御手段 1 4 と、 実際のノズルパルプ 4 の開度を検出するノズル パルプ開度量検出手段 1 5 と、 予め複数のノズルパル ブ 4 の開度目標値が =Λ れてお ΰ 、 この予め設定さ れたノズルパルブ 4 の開度目 標値に基づき前記ノズル パルプ駆動手段 1 2 を作動させるノズル ルプ開度設 定手段 1 6 と 、 予め複数のスク リ ユ ー移動位置の目標 値が設定されれてお 、 この予め 3 れた複数の目 標値に対応する信号を送出するスク リ ュ ー移動位置設 定手段 1 7 と、 前記ノズルパルプ開度検出手段 1 5 の 検出値に対応する駆動電流を言 ϋ記流量制御手段 1 4 に 供給する変換器 Ί 8 とから構成されている

上述 した制御装置のう ち刖 sdノズルパルプ駆動手段 1 2 は、 第 Ί 図に示すよう に、 駆動電流値に応じて移 動距離が変化する比例ソ レノ イ ド、 1 9 と、 この比例ソ レノ ィ ド 1 9 の作動子 2 0 と 記ノズルパルプ 4 との 間を連結する リ ンク機構とから構成されてお り 、 この リ ンク機構は前記作動子 2 0 と前記ノ ズルパルプ 4 と の間を連結する 口 ッ 2 1 、 レパ一 2 2 とによ り構成 されている。

ま†こ 、 m記ノ ズ Jレパルプ開度設定手段 Ί 6 は、 前記 ノ ズルパルプ 4 を 1 射出工程において予め設定された 複数の 目 標値 、 即ち実施例で は ノ ズルパルプ 4 を 3 つ の 目 標値群 V 1 、 V 2 、 V 3 の開度 に制御すべ く 前記 比例ソ レ ノ イ ド 1 9 ベ対応する駆勖電流を供給する ノ ズルパルプ開度設定器 2 3 に よ り 構成さ れて いる 。

ま た 、 前記スク リ ュ ー移動位、置検出手段 Ί 3 は 、 ス ク リ ユ ー 6 の移動位置に対応 し た電気信号を発生 す るス ク リ ュ 一移動位置検出器 2 4 に よ り 構成さ れて お り 、 こ のス ク リ ユ ー移動位置検出器 2 4 か ら送給された ス ク リ ユ ー 6 の移動位置に対応す る電気信号 は比較器 2 5 に入力 さ れて い る 。

ま た 、 前記ス ク リ ュ ー移動位置設定手段 1 7 は、 前 記ス ク リ ュ ー 6 を 1 射出工程に おいて予め設定された ' 複数の 目 標値、 実施例で は 3 つ の目 標値群 S 1 、 S 2 、 S 3 に対応する雷気信号を発生するス ク リ ュ ー移動位 置設定器 2 6 に よ り 構成さ れ、 こ のス ク リ ュ ー移動位 置設定器 2 6 か ら発生 した電気信号 は前記比較器 2 5 に入力 さ れて いる 。 なお 、 比較器 2 5 は 、 ス ク リ ュ ー 移動位置検出器 2 4 か ら 供給さ れた移動位置 に対応す る電気信号 と ス ク リ ユ ー移動位置設定器 2 6 か ら供給 さ れた 目 標位置に対 応す る電気信号 と を比較 し 、 両者 が一致 し た 時に前記ノ ズルパルプ開度設定器 2 3 に ' 気信号を入力 す る 。 こ の よ う に 比較器 2 5 か ら ノ ズル バルブ開度設定器 2 3 へ 目 標値群 S 1 、 S 2 、 S 3 に 対応する電気信号が入力 さ れる と 、 当該ノ ズルパルプ 開度設定器 2 3 は 、 ス ク リ ュ ー移勁位 E設定器 2 6 に 設定さ れた 目 標値群 S 1 、 S 2 、 S 3 に 応 し予め設 ノ 定されたノズルパルブ開度の目標値群 V 1 、 V 2 、 V 3 に順次切換えるべ く 前記比例ソ レノ イ ド 1 9 へ対応 する駆動電流を供給する。 即ち 、 目標値 s rに対応す る電気信号が比較器 2 5 からノズルパルプ開度設定器 2 3 に入力される と、 当該ノズルパルプ開度設定器 2 3 はノズルパルプ 4 を目標値 V 1 から V 2 に設定すベ く 対応する駆動電流を比例ソ レノ イ ド 1 9 に供給する。 このよう に して順次、 設定値 S π ( 1 ··。 n ) に対応す る電気信号が比較器 2 5 からノズルパルプ開度設定器 2 3 に入力される と、 当該ノズルパルプ開度設定器 2 3 はノズルパルプ 4 を目標値 V n か ら V π ÷ 1 ( 1 ··· n ) に設定すべく対応する駆動電流を順次比例ソ レノ イ ド 1 9 へ供給する。

—方、 前記ノズルパルプ開度量検出手段 1 5 は、 前 記ノズルパルプ 4 の回転 Sに応じて移動する作動子 2 0 の移動位置を検出するこ とによ り前記ノ ズルパルプ 4 の回転量に応じた電気信号を ¾生するノ ズルパルプ 開度量検出器 2 6か ら構成されて いる。 そ して、 この ノ ズルパルプ開度量検出器 2 6 か ら送給された検出値 に対応する電気信号は前記変換器 1 8 によ り前記ノズ ルパルプ開度検出手段 Ί 5 の検出値に対応 した駆動電 流に変換され前記流量制御手段 Ί 4 へ供給される。

一方、 前記流量制御手段 1 4 は、 例えば電磁式の流 量制御弁 2 8 によ り構成されてお り 、 前記変換器 1 8 によ り前記ノ ズルパルプ開度検出手段 Ί 5 の検出値に 対応した駆動電流によ り流量制御弁 2 8 の閬度を制 する 。 なお 、 第 1 図で符号 2 9 は射出シ リ ンダ 7 の油 圧室内に作動油を供給するオ イ ルポンプである 。

次に上述 し た制 m装置に よ る射出成形機 1 の制御方 法を説明する。

所定量の溶融樹脂がシ リ ンダ 2 の先端部 に蓄積さ、れ、 当該溶融樹脂を射出すべ く 、 オ イ ルポンプ 2 9 が駆動 さ れる 。 こ の時ノ ズルバルブ 4 は開度目 標値 V 1 に.設 定さ れ 、 こ の結果ス ク リ ユ ー 6 が前進する と 、 ス ク リ ユ ー移動位置検出器 2 4 の検出値 に対応する信号が前 記比較器 2 5 に入力 さ れ、 ま た ス ク リ ュ ー移動位置設 定器 2 6 か ら 目 標値 S 1 に対応する電気信号が比較器 2 5 に に入力 さ れる 。 比較器 2 5 は 、 ス ク リ ュ ー移動 位置検出器 2 4 の検出値 と 、 ス ク リ ュ ー移動位置設定 器 2 6 の 目 標値 S 1 と を比較 し 、 両者が一致する ま で は 、 ノ ズルパルァ開度設定器 2 3 に設定さ れた V 1 の 値に設定する 。 ノ ズルバルブ開度設定器 2 3 は 目 標値 S 1 に対応する信号が入力 さ れる と 、 ノ ズルバルブ 4 を開度目 標値を V 1 か ら V 2 に制御すべ く 対応する駆 動電流を比例ソ レ ノ イ ド 1 9 に供給 し 、 当該比例ソ レ ノ イ ド Ί 9 に よ り ソ レ ノ イ ドパルプ 4 を開度 目 標値 V 2 に設定する 。 同様の処理 に よ り 、 ス ク リ ュ ー移動位 置設定器 2 6 の 目 標値群 S 2 に ¾ 応 し て ノ ズルパルプ 開度設定器 2 3 はソ レ ノ ィ ドパルプ 4 を開度目 標値 V 3 に順次切 り 替え て制御する 。

第 2 図 は上述 し た射出成形裝藍 Ί の実験に おけ る ノ ズルバルブ開度 と ス ク リ ユ ー移動位置 と の関係を示す グラフで、 ノズルバルブ 4 の開度が指令値 （ 目標値 ） に応じて応答性良く 切 り替わるこ とがわかるであろう 。

—方、 実際のノズルバルブ 4 のノズルバルブ開度量 はノ ズルパルプ開度量検出器 2 6 に検出され、 この検 出値に応じて流量制御弁 2 8 が作動油の流量を制御 し ているので、 実験による流量制御弁 2 8 の開度とスク リ ュ一移動位置との関係を示す第 3 図のグラフのよう に、 例えばノズルバルブ 4 が開いて射出速度を増大さ せよ う とする場合は、 その開度に応じて流量制御弁 2 8 の開度も迅速に増 し、 また、 ノズルバルブ 4 が閉 じ て射出速度を減少させよう とする場台は、 その開度に 応じて流量制御弁 2 8 の開度も迅速に減少するこ と と なる。

上述 した射出成形機 Ί の制御方法による と、 ノ ズル パルプ 4 の開度を直接指令値、 即ち予め設定 したノズ ルパルプ開度目標値群に從つ て制御する と、 第 4 図の 実験による実射出量とスク リ ユ ー移動位置との閲係を 示すグラフ のよう に、 従来例の如 く流 O制御笄の流量 のみを制御 して射出速度を制御する場合に比較し、 ノ ズルか らの噴出樹脂速度を精度良く制御することがわ かる。 また低速射出か ら高速射出ぺの切換えの時には、 スク リ ユ ー先端に圧縮された溶融樹脂がノ ズルパルプ の開放方向への開きによ り噴出し、 しかも、. スク リ ュ 一を移動させる作動油の供給量 ¾増大するため、 立ち 上が り 応答性が向上しているこ ともわかる。 ま た、 高 速射出から低速射出への切換え時に はスク リ ユ ー先端 の圧縮された溶融樹脂の惰性流れをノ ズルパルプにて 閉 じ方向に絞るよ う に制御 し 、 かつスク リ ュ ー 移動 させる作動油の供給量も減少するため、 立ち下が り応 答性あ向上 しているこ とがわかる。

なお、 射出シ リ ンダ 7 を押圧する作動油の流量は上 述 したよ う にノズルバルブの開度に応じた流量に制御 されるため、 例えば可変ポンプ方式ゃァ リ ー ドオフ方 式を油圧回路に併甩するこ と によ り省エネルギ化を向 上させる こ とも出来こ と となる。 さ ら に 、 スク リ ュ ー の定速領域、 即ち ノズルパルブ開度目 標値の一定領域 では流量制御弁も併用 して射出速度制御を行う ため、 定速射出速度制御の安定性も勿論向上するこ と となる。 産業上の利用可能性

この発明は、 粘弾性体の溶融樹脂の射出工程を制御 する射出成形機に適用可能である。

Claims

請 求 の 範 囲 ( 1 ) 1 射出工程における射出速度を制卸するよ う に した射出成形機の制御方法において、

ノズル先端部に当該ノズルの開度を変化させるノズ ルパルプを配設する工程と、

前記ノズルパルプの開度量を予め設定されたスク リ ユ ーの移動位置に対応し予め設定された開度量に切 り 替える工程と、

前記ノ ズルパルプの開度量に応じ前記スク リ ュ ーを 押圧する作動油の流量を制御する工程と、

を具えたこ とを特徴とする射出成形機の制御方法。

( 2 ) Ί 射出工程における射出速度を制御するよう に した射出成形籙の制御方法において、

ノ ズル先端部に当該ノ ズルの開度を変化させるノ ズ ルパルプを配設する工程と、

予めス リ ュ 一移動位置設定手段に設定された目標値 とスク リ ユ ー移動位置を検出するス リ ュ ー移動位置検 出手段の検出値とを比較して両者が一致 した とき一致 した目镙値に対応する信号をノズルパルプ開度設手段 に送給する工程と、

前記ス リ ユ ー移動位置設定手段に設定された目標値 に対応する信号に基づき、 予めノ ズルパルプ閬度設定 手段に前記目標値に対応し設定されたノズルパルプの 閬度目標値に切換える工程と - ノ ズルパルブ駆動手段によ り 前記ノ ズルバルブの開 度目標値に対応 した開度量に前記ノ ズルパルプの開度 を制御する工程 と 、

ノ ズルパルプの開度量をノ ズルパルプ開度壘検出手 段で検出 し 、 この開度量検出値に対応 して 、 前記スク リ ユ ーを押圧する作動油の流量を制御する流量制御手 段の開度を制御する工程と、

を具えた こ とを特徴 とする射出成形機の制御方法。

( 3 ) 前記ノ ズルバルブ駆動手段は、 電流値に応 じて 作動子の移動量が変化する比例ソ レノ ィ ドパルプある いはサーポモー タ等 と 、 該作動子と前記ノ ズルバルブ との間を連結する リ ンク機構 とか らか らなる こ とを特 徴 とする請求の範囲第（2 ) 項記載の射出成形機の制卸 方法。

( 4 ) 前記 リ ンク機構は前記作動子 と前記ノ ズルパル ブ との間を連結する ロ ッ ド、. レバー とに よ り 構成され ているこ とを特徴とする請求の範囲第 （ 3 )· 項記載の射 出成形機の制 10方法。

( 5 ) 前記ノ ズルバルブ開度設定手段は、 1 射出工程 において前記ソ レノ ィ ドパルプあるい はサー ポモータ 等を予め設定された複数の目標値群 V 1 、 V 2 、 V 3 に制御すぺ く 前記比例ソ レノ ィ ドパルプあるいはサー ポモ ー タ 等へ目 標値群 V 1 、 V 2 、 V 3 に対応す る雷 一 Ί 4 一 流を供袷するノズルパルブ開度設定器によ り構成され ている特徴 とする請求の範囲第（2 ) 項又は （3 ) 項記載 の射出成形機の制御方法。

( 6 ) 前記スク リ ュー移動位置検出手段は、 スク リ ュ 一の移動位置に対応 した電気信号を発生するスク リ ュ 移動位置検出器によ り構成されているこ とを特徴 と する請求の範囲第（2 ) 項記載の射出成形機の射出速度 制御方法。

( 7 ) 前記スク リ ユ ー移動位置設定手段は、 前記スク リ ユ ーを 1 射出工程において予め設定された移動位置 の目標値群 S 1 、 S 2 、 S 3 に対応する電気信号を発 生するスク リ ユー移動位置設定器によ り構成されてい るこ とを特徴とする請求の範囲第（2 ) 項記載の射出成 形翳の制御方法。

( 8 ) 前記ノ ズルパルプ開度量検出手段は、 前記ノ ズ ルパルプの回転量に応じて移動する前記作動子の移動 を検出するこ とによ り前記ノ ズルパルプの回転 Sに対 応 した信号を発生するノ ズルバルブ開度量検出器によ り構成されているこ とを特徴とする請求の範固第（2 ) 項又は（3 ) 項記載の射出成形機の射出速度制御方法。

( 9 ) 前記流 S制御手段は、 前記ノ ズルパルプ開度検 出手段の検岀値に対応 した駆動電流によ り作動油の流 量を制御する電磁式の流量制御弁によ り 構成されてい る こ とを特徴 とする請まの範囲第 （ 2 ) 項又は （ 8 ) 項記 載の射出成形機の射出速度制御方法。