WO1989007043A1

WO1989007043A1 - Method and apparatus for injection compression molding

Info

Publication number: WO1989007043A1
Application number: PCT/JP1989/000088
Authority: WO
Inventors: Noriaki Neko; Hiroshi Umemoto; Kazuo Kubota
Original assignee: Fanuc Ltd
Priority date: 1988-02-05
Filing date: 1989-01-30
Publication date: 1989-08-10
Also published as: EP0362395A4; EP0362395A1; JPH082574B2; EP0362395B1; DE68910263D1; DE68910263T2; JPH01200926A

Description

明細害

射出圧縮成形方法ぉょびその装置

技術分野

本発明は、電動式射出圧縮成形機の金型内に射出された溶融樹脂に加ゎる圧縮カを正確に制御して溶融樹脂を金型内に均ーに充垴し、高品質の成形品を再現性良く製造可能な射出圧縮成形方法ぉょびその裝 gに閬する。

背景技術

金型内に射出された溶融樹脂を圧縮する射出圧縮成形を行って溶融樹脂を金型空洞部の細部まで行き渡らせて成形品の寸法精度を向上させると共に成形品の密度を均ーにすることは公知でぁる。射出圧縮成形は、典型的には、油圧式射出成形檨のクランプ機構に設けた圧縮用ピンを射出終了時に油圧機構にょり可動プラテンから金型に向けて駆動し、金型内に充垴された溶融樹脂を圧縮用ピンで押圧することにょり行ゎれる。しかしながら、圧縮用ピンを油圧檨構で駆動する従来裝 gにょれば、主に、射出成形機溫度の変化に伴ぅ油圧機構の作動油の特性の変化に起因して、圧縮用ピンに加ゎる駆動カぉょび圧縮用ピンの移動位置を、従って、溶融樹脂に加ゎる圧縮カを精密にかっ再現性良く制御することが困難で、成形品の品質にばらっきが生じる。

発明の閗示

本発明の目的は、高品質の成形品を再現性良く製造可能な射出圧縮成形方法ぉょびその装箧を提供することを目的とする。

本発明のひとっの態様にょれば、各軸のサーボモータを数値制御用処理裝匱にょり駆動制御すると共に各種作動部をブログラマァル ♦マシン ♦ コント口ーラにょりシーケンス制御する射出成形機に適用される射出圧縮成形方法が提供される。該射出圧縮成形方法は、溶融樹脂圧縮動作開始条件が成立したか否かを判別するェ程（ a ) と、前記開始条件成立時、前記ブログラマァル ♦ マシン ♦ コントローラから前記数値制御用処理装置に、溶融樹脂圧縮動作指令，溶融樹脂圧縮用の軸を特定する情報ぉょび溶融樹脂圧縮制御用の情報を出カするェ程（ b ) と、前記特定された敏にっぃてのパルス分配を前記指令に応じてかっ前記制御情報に基づぃて前記数値制御用処理装箧にょり実行するェ程（ c ) と、前記ェ程（ c ) の実行中、溶融樹脂に実際に加ゎる圧縮カが設定値になるょぅに、前記特定された軸に関連するサーボモ—タの出カトルクを制御するェ程（ d ) とを備ぇる。

本発明の別の態様にょれば、電動式射出圧縮成形檨は、各軸のサーボモータを駆動制御するための数値制御用処理装 gと、前記成形棲の各種作動部をシーケンス制御するためのブログラマァル ♦ マシン ♦ コント口ーラと、前記数値制御用処理装 gと前記アログラマブル ♦ マシン · コントローラとの S方からァクセス可能な記憶手段と、溶融樹脂に実際に加ゎる圧縮カを検出するための圧カ検出手段と、溶融撐脂圧縮用の軸，溶融樹脂圧縮制御用の情報，溶融樹脂に加ぇるべき圧縮カぉょび溶融圧縮動作の開始タィミングを設定するための手段と、前記サーボモータのぅちの溶融樹脂圧縮用の軸に対応するものの出カトルクを制限するためのトルクリミット手段とを備ぇ、前記ブ D [グラマブル ♦ マシン ♦ コントローラは、前記圧縮動作開始タィミングの到達時、溶融樹脂圧縮動作指令ならびに前記設定した溶融樹脂圧縮用の軸を特定する情報ぉょび溶融樹脂圧縮制御用の情報を前記記憶手段に出カする手段を含み、前記数値制御用処理装置は、前記溶融樹脂圧縮用の軸にっぃてのパルス分配を前記圧縮動作指令に応じてかっ前記溶融樹脂圧縮制御用の情報に基づぃて実行すると共に、溶融樹脂に実際に加ゎる圧縮カが前記設定した圧縮カになるょぅに、前記溶融樹脂圧縮用の軸に関連するサーボモータの出カトルクを制御する。

上述のょぅに、本発明にょれば、溶融樹脂圧縮動作開始条件が成立したときにブログラマブル ♦ マシン ♦ コントローラから出カざれる溶融樹脂圧縮用の軸を特定する情報，溶融樹脂圧縮制御用の情報ぉょび溶融樹脂圧縮動作指令に基づぃて、数値制御甩処理装蚩にょり、溶融樹脂圧縮用の軸にっぃてのパルス分配を実行すると共に、溶融樹脂に実際に加ゎる圧縮カが設定値になるょぅに溶融樹脂圧縮用の軸に閔達するサーボ乇ータの出カトルクを制御するょぅにしたので、溶融樹脂圧縮動作を精密に行って高品貿でかっバラっきの少なぃ成形品を製造できる。図面の簡単な説明

第 1 図は、本発明のー実施例にょる射出圧縮成形方法にぉける、溶融樹脂圧縮制御情報害き込み処理ぉょびトルクリミット値設定処理のための制御ブログラムのフローチャート、第 2図は、同実施例にょる射出圧縮成形方法にぉける、 2っの軸にっぃてのバルス分配処理を並列して実行するための制御ブログラムのフローチャート、ぉょび、第 3図は、同実施例にょる射出圧縮成形方法が適 ffiされる電動式射出圧縮成形機の要部の、ー部をブロックで示す、概略図でぁる。

発明を実施するための最良の形態本発明のー実施例にょる射出圧縮成形方法が適用ざれる電動式射出成形機は、射出，計量，混練，型開き，型閉じ，型締め，成形品取出し等の各種動作を行ぅための、サーボモータでそれぞれ駆動される各種作動部を備ぇ、例ぇば、第 3図に示すょぅに、金型半部 1 , 2を夫々装着した可動及び固定ブラテン 3 , 4とクランブ軸用サーボモータ（図示省略）とを舍む型締檨構と、加熱シリンダ 6内に嵌裝されかっ回転運動 Z直線運動変換機構（図示省駱）を介して射出甩サーボモータ 7にょり軸方向に駆動ざれると共にスクリュ回転用サーボモータにょ回転駆動されるスクリュ 5を含む射出機構と、ェジヱクタ (図示省珞）とを備ぇてぃる。

さらに、射出甩サ一ボモータ 7にょる射出ェ程実行中もしくは終了後に、金型半部 1， 2にょり画成ざれる金型空洞部（図示省略）内に射出された溶融樹脂に圧縮カを加ぇるために、例ぇば、金型空洞部内に突出自在に配された溶融樹脂圧縮用ピン（図示省略）が可動ブラテン 3にょり往復動自在に支持され、該ピンは回転運動直線逞動変換機構 9 を介して溶融樹脂圧縮用サーボモータ 8に連結されてぃる。両要素 8 , 9は可動ブラチン 3上に設けられてぃる。そして、溶融樹脂圧縮カを検出するための圧カ検出器たとぇばロードセル 9 aが、たとぇば変換機構 9の直線逞動部材（図示省略）に裝着されてぃる。なぉ、必ずしも専用の圧縮用サーボモータ 8を設ける必要はなく、たとぇばェジェクタ用サーボモータに溶融樹脂圧縮用サーボモータとしての機能を併有させても良ぃ。

符号 2 0は射出成形機の各種動作を制御するための数値制御装箧（以下、 N C装箧と云ぅ）を示し、該 N C装置 2 0 は、数値制御用の中央処理装箧（以下、 C P Uと云ぅ） 2 1 と、ブ αグラマブル ♦ マシン ♦ コントローラ (以下、 P M C と云ぅ）用の C P U 2 2 とを備ぇてぃる。 N C用 C P U 2 1 には、射出成形機を全体的に制御するための制御ブログラムを記憶した R〇 M 2 4 , データのー時記恡等に利用される R A M 2 5ぉょびサーボィンターフェィス 2 6 がバスを介して接続され、該サ—ボィンターフェィス 2 6 には上述の各軸のサーボモータをそれぞれ駆動制御するためのサーボ回路（射出用ぉょび圧縮用サーボモータ 7 , 8のサ―ボ回路のみを符号 2 7 a . 27 bで示す）が接続されてぃる。各サーボ回路はこれに対応するサーボモータに設けた位置検出器たとぇばバルスコーダ（図示省略）に接続されてぃる。そして、 P MC用 C P U 2 2には、射出成形機のシーケンス動作を制御するためのシーケンスブ口グラム等を記憶した R〇 M28と、該 C P U 22にょる演算処理過程でのデータのー時記億等に利用される RAM 29とがバスを介して接続ざれてぃる。

バスを介して両 C P U 2 1， 2 2に接続されたパスァービタコントローラ（以下、 B ACと云ぅ） 23には共有 RAM3 0, 入カ回路 3 1 ぉょび出カ.回路 32がバスを介して接続ざれ、また、ォぺレータバネルコントローラ 33を介して。 1^表示装箧付き手動デ—タ入カ装置 (以下、 C R T ZMD I と云ぅ〉 34が接続されてぃる。共有 RAM3 0は、バブルメモリ， CMO Sメモリ等の読出し書き込み可能な不揮発性メモリで構成され、たとぇば射出成形棲の動作を制御するための N Cブログラムならびに射出成形条件を决定する各種設定値，パラメータぉょびマクロ変数を記憶するょぅになってぃる。入カ回路 3 1 は、 A Z D変換器 1 0を介してロードセル 9 a ぉょび射出成形接に設けた各種センサ（図示省略）に接続されてぃる。出カ回路 32は、射出成形機の各種ァクチュータ（図示省珞）に接続され.ると共に、後述のトルク制御を行ぅために圧縮用サーボモータ 8に対応するサーボ回路 27 b に D Z A変換器 3 5を介して接続されている。

以下、上述のょぅに構成される射出成形機の作動を説明する。先ず、溶融樹脂圧縮用の軸（ステッブ送り軸）を特定する情報と溶融樹脂圧縮ェ程を実行するための制御情報（送り方向，目標送り位置（目標送り量），送り速度ぉょび圧縮カ（溶融樹脂圧縮時のサーボモータ出カトルクを制限するためのトルクリミット値）〉を舍む各種射出成形条件が C R T /MD I 34を介してォぺレータにょり設定ざれ、これら設定条件が共有 R AM 3 0に格納される。

射出成形条件の設定後、射出成形機を稼働させると、 N C装匱 2 0は、 R O M 28に格納されたシーケンスプログラムぉょび共有 R A M 30に格納ざれた N Cプログラムに従って射出成形機を制御して、型閉じ，型締. 射出，圧縮，保圧，冷却，計量混練，型閲きぉょび成形品取出しのー達のェ程ょりなる射出成形動作を繰り返して実行し、成形品を製造する。 N C用 C P U 2 1 は、各射出成形動作時に所定周期毎に第 2図に示す処理を行ぅ。

即ち、 N C用 C P U 2 1 は、 P MC用 C P U 22からの指令を受けると、共有 R AM 3 0から N Cブログラムの、該指令に対応する部分の 1ブロックを読出し、当該フロックに記述ざれた制御内容に応じて箅出した 1バルス分配周期分のパルス分配量をブログラムで指定された軸に閲連するサーポ '回路にサーボィンターフヱィス 2 6 を介して出カする（ス亍ッブ S 2 00 ) 。次に、溶融樹脂圧縮モード（ステッブモード）か否かを判断し（ステップ S 2 0 1 ) 、ステップモードでなければ上記ブログラム指定ざれた軸にっぃてのパルス分配が完了したか否かを判断する（ステッブ S 208 ) 。そして、バルス分配が完了するまでステッブ S 20 0， S 2 0 1 ぉょび S 208ょりなるルーブを繰り返して実行し、パルス分配完了時にステップ S 20 9に移行して N Cブログラムの次のァロックにっぃて上述と同様の処理を実行する。

ー方、 PMC用 C P U 22は、 ROM28に格納されたシーケンスブ Πグラムに従って制御動作を実行する。すなゎち、第 1 図に示すょぅに、？1^〇用〇？ 1122は、射出開始指令を B AC 2 3を介して共有 R AM 30に害き込むと同時に、溶融樹脂圧縮動作の開始タィミングを決定するためのタィマ Tをスタートさせる（ステップ S 1 00, S 1 0 1 ) 。このとき、 N C用 C P U 2 1 は射出開始指令に応じて射出用サーボモータ 7に閬達するザーボ回路 27 aへのパルス分配を上述のょぅに行ぅ。タィマ時間は、射出時間に対応した時間に例ぇば射出時間と略同ーまたはこれょり短く設定される。

射出ェ程終了時または射出ェ程実行中にタィマ Tがタィムァップすると（ステッブ S 】 02 ) 、 PMC用 C P U 22は、共有 R AM 3 0の所定ァドレス領域に溶融樹脂圧縮動作指令（ステップモード.指令）と共に上述のステッブ送り軸を特定する情報ぉょび溶融樹脂圧縮ェ程用の制御情報を害き込む（ステッブ S 1 03 ) 。共有 R A M 3 0にスチップモード指令が害き込まれると、 N C用 C P U 2 1 は、第 2図のステッブ S 2 0 1 にぉぃてステッブモードが選択されたと判断し、ステッブ乇ードを表す手動送りフラグが立ってぃるか否かを判断する（ステッブ S 2 0 2 ) 。手動送りフラグが立ってぃなければ、該フラグを立てる（ S 20 3 ) 。すなゎち、スチップモード指令が共有 R AM 3 0に害き込まれた直後のブログラム実行阓期にぉぃて手動送りフラグを立てる。次に、？1^(：用0 ? 1122は、該 C P Uにょり共有 R A M 3 0の所定ァドレス領域に害き込まれた溶融樹脂圧縮ェ程用の制御情報を読出して 1 プログラム実行周期分のステッブ送り軸の分配量を箅出し、箅出値を共有 R AM 3 0に記憶させる。 N C用 C P U 2 1 はこの箅出記憶値に基づぃてステッブ送り軸に関連するサーボモータを駆動制御するためのサーボ回路例ぇばサーボ回路 2 7 bへのパルス分配を行ぅ（ステッブ S 20 5 ) 。この結果、たとぇば圧縮用サーボ乇ータ 8が送り方向ぉょび送り速度に対応する回転方向ぉょび回転速度で回転し、これに伴って変換器 9の直線運動部材（図示省略）に連結された圧縮用ビン（図示省略）が金型空洞部に徐々に突出して空洞部内に射出された溶融樹脂の圧縮を開始する。

N C用 C P U 2 1 は、ステッブ送り軸にっぃて目標送り位箧までのパルス分配が完了したか否かを判別し（ス亍ッァ S 20 6 ) 、このパルス分配が完了してぃなけれは、 X Cブログラムで指定ざれた軸たとぇば保圧または射出のための射出軸へのパルス分配が完了したか否かを判別する（ステッブ S 208 )。このパルス分配が終了してぃなければ、ステッブ S 20 1. S 2 02, S 20 5, S 2 0 6ぉょび S 2 08ょりなるルーブを繰り返して実行する。すなゎち、 NCブログラムで指定された軸ぉょび溶融樹脂圧縮のために特定された軸（スチッブ送り軸）の双方にっぃてのパルス分配を並行して実行する。この結果、たとぇば射出用サーボモータ 7にょる射出または保圧動作ぁるぃはスクリュ回転用サーボモータ（図示省略）にょる計量動作が行ゎれてぃる間に、例ぇば圧縮甩サーボモータ 8にょる溶融樹脂圧縮動作が行ゎれる。

この溶融樹脂圧縮動作中、 PMC用 C P U 22は、共有 RAM 3 0に設定された当該圧縮ェ程でのトルクリミット値 T L S (スチッブ送り軸に関連するサーボモータの出カトルクの上限値を表す）を読み取り、出カ回路 3 2ぉょび D Z A変換器 3 5を介して、ステッブ送り軸に対応するサーボモータに関達するサーボ回路、たとぇば圧縮用サ一ボモータ 8に関連するサーボ回路 27 bにこの設定トルクリミット値を出カする（第 1 図のステップ S 1 0 4 ) 。次ぃで、入カ回路 3 1及び AZ D変換器 1 0を介して圧カ検出器たとぇばロ - ドセル 9 aから供絵ざれかっ実際に溶融樹脂に加ぇられてぃる圧カ P Fを表すフィードバック信号を読み取り（ステッブ S 1 05 ) 、これを設定トルクリミット値 T L Sと比較する（ステッフ S 1 0 6 ) 。そして、フィードバック圧カ P Fが設定トルクリミット値 T L S ょりも小さければ、例ぇばサーボ回路 2 7 bに出カするトルクリミット値 T Lを設定値ょりも所定値 Δひだけ增大ざせ、ー方、設定値ょり大きければ△ αだけ減少させる（ステッブ S 1 07 , S 1 0 8 ) 。また、フィードバック圧カ P Fと値 T L Sとが等しければ、設定トルクリミット値を変更することなくステップ S 1 0 9に移行して目標ステッブ送り位蚩への到達の有無を判別する。このょぅに、設定トルクリミット値を必要に応じて変更しっっ溶融樹脂に加ゎる圧縮カをフィードバック制御することにょり、射出成形機の溶融樹脂圧縮系にぉける経時変化等に起因する制御誤差を補償しっっ、実際の圧縮カを設定値に制御する。なぉ、設定値 T L Sとフィードバック値（実際値） P Fとの合致精度は、 AZD変換器 1 0ぉょび D ZA変換器 3 5の分解能に応じて変化する。

ステップ送り軸への目標送り位箧までのパルス分配が完了すると（第 2図のステップ S 20 6〉、 N C用 C P U 2 1 は、手動送りフラグを下げ、ステッブモードをリセットし、次ぃでステップ送り位置への到達を表す信号を共有 R AM3 0に害き込む（ステッブ S 20 7 ) 。ステップ送り位置到逢信号が共有 R A M 3 0に害き込まれると（第 1 図のステッァ S 1 0 9 ) 、 PMC用 C P U 2 2は圧縮動作を終了する。

以上のょぅにして、射出，保圧動作ぁるぃは計量動作中に溶融樹脂圧縮動作が精密に行ゎれ、高品質でかっバラっきの少なぃ成形品が製造される,

Claims

請求の範囲

1. 溶融樹脂圧縮動作開始条件が成立したか否かを判別するェ程（ a ) と、前記閲始条件成立時、射出成形機の各種作動部をシーケンス制御するためのブログラマブル ♦ マシン ♦ コントローラから前記射出成形機の各軸のサーボモータを駆動制御するための数値制御用処理裝置に、溶融樹脂圧縮動作指令，溶融樹脂圧縮用の軸を特定する情報及び溶融樹脂圧縮制御用の情報を出カするェ程（ b〉と、前記特定された軸にっぃてのバルス分配を前記指令に応じてかっ前記制御情報に基づぃて前記数値制御用処理装 gにょり実行するェ程（ c ) と、前記ェ程（ c ) の実行中、溶融樹脂に実際に加ゎる圧縮カが設定値になるょぅに前記特定された軸に閬連するサーボモータの出カトルクを制御するェ程（ d ) とを備ぇる射出圧縮成形方法。

2. 前記ステップ（ c ) にぉぃて、前記特定された軸にっぃてのパルス分配を該特定ざれた軸とは別の軸にっぃてのパルス分配と並列して実行する請求の範囲第 1 項記载の射出圧縮成形方法。

3. 前記ェ程（ a〉にぉぃて、前記射出成形機の射出動作の開始時から射出時間に応じて定めた所定の時間が経過したとき前記溶融樹脂圧縮動作開始条件が成立したと判別する請求の範囲第 1項記载の射出圧縮成形方法。

4. 前記溶融樹脂圧縮制御用の情報は、前記特定された軸の送り量，送り速度ぉょぴ送り方向ならびに前記特定ざれた軸に関連するサーボモータの出カトルクの上限値を表すトルクリミット値を含む請求の範囲第 1項記载の射出圧縮成形方法。

5 . 各軸のサーボモータを駆動制御するための数値制御用処理裝箧と、前記成形機の各種作動部をシーケンス制御するためのブ αグラマブル ♦ マシン ♦ コント口ーラと、前記数値制御用処理装箧と前記ブログラマブル

♦ マシン ♦ コント D—ラとの双方からァクセス可能な記憶手段と、溶融樹脂に実際に加ゎる圧縮カを検出するための圧カ検出手段と、溶融樹脂圧縮用の軸，溶融樹脂圧縮制御用の情報，溶融樹脂に加ぇるべき圧縮カぉょぴ溶融樹脂圧縮動作の開始タィミングを設定するための手段と、前記サーボモ—タのぅちの溶融樹脂圧縮用の軸に対応するものの出カトルクを制限するためのトルクリミット手段とを備ぇ、前記プログラマァル ♦ マシン ♦ コントローラは、前記圧縮動作開始タィミングの到達時、溶融樹脂圧縮動作指令ならびに前記設定した溶融樹脂圧縮用の軸を特定する報ぉょび溶融樹脂圧縮制御用の情報を前記記億手段に出カする手段を含み、前記数値制御用処理装匿は、前記特定ざれた軸にっぃてのバルス分配を前記圧縮動作指令に応じてかっ前記制御情報に基づぃて実行すると共に、溶融樹脂に実際に加ゎる圧縮カが前記設定した圧縮カになるょぅに、前記溶 ¾樹脂圧縮用の軸に関連するサーボモータの出カトルクを制御する電動式射出圧縮成形機。. 前記数値制御用処理装 gは、前記特定ざれた軸にっぃてのパルス分配を該特定された軸とは別の軸にっぃてのパルス分配と並列して実行する請求の範囲第 5項記载の電動式射出圧綰成形機。

. 前記圧縮動作開始タィミング設定手段はタィマでぁる請求の範囲第 5項記载の射出圧縮成形機。

. 前記溶融樹脂圧转制御用の情報は、前記特定された軸の送り量，送り速度ぉょび送り方向ならびに前記特定ざれた軸に関連するサーボモータの出カトルクの上限値を表すトルクリミット値を含む請求の範囲第 5項記载の射出圧縮成形檨。