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JP3035524B2 - 射出成形機の制御装置 - Google Patents

射出成形機の制御装置

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JP3035524B2
JP3035524B2 JP10222395A JP22239598A JP3035524B2 JP 3035524 B2 JP3035524 B2 JP 3035524B2 JP 10222395 A JP10222395 A JP 10222395A JP 22239598 A JP22239598 A JP 22239598A JP 3035524 B2 JP3035524 B2 JP 3035524B2
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JP
Japan
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screw
weighing
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pressure
cpu
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賢男 上口
辰宏 内山
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FANUC Corp
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FANUC Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/76—Measuring, controlling or regulating

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機の制御
装置、特に、計量を安定させるための制御装置の改良に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の射出成形機においては、射出動作
の完了後、所定の保圧圧力で設定時間だけ金型内の樹脂
を圧縮し、その後、直ちに保圧圧力を解除してスクリュ
ー回転による計量工程を開始して射出シリンダ先端に樹
脂が溜まるまで待機し、予め設定された計量完了位置ま
でスクリューが後退した段階で計量工程を終了させるよ
うにしていた。
【０００３】しかし、保圧完了時のスクリュー位置が必
ず一定位置となるとは限らず、変動する場合がある。ま
た、保圧圧力と計量時の設定背圧とを比較すると保圧圧
力の方が著しく大きいため、保圧圧力を解除して保圧工
程から計量工程に切り替えた瞬間、スクリューの跳ね返
りが生じてスクリューが後退するという問題がある。更
に、跳ね返りによるスクリューの後退量は、その前のシ
ョットでの金型に対する樹脂の充填状態やゲートシール
の進行状態等の様々な要因に依存して変化するため、必
ずしも一定とはならない。従って、実質的な計量開始位
置がショット毎に様々に変化し、計量ストローク、即
ち、計量開始位置から計量完了位置までのスクリューの
移動量に変動が生じて、ショット毎の計量状態にバラツ
キが生じるという問題が発生する。このバラツキは、次
のショットで金型に充填される樹脂の容量に影響し、最
終的には、成形品の重量や比重のバラツキといった成形
不良をもたらす。
【０００４】なお、シャット・オフ・ノズルを装着した
射出成形機の場合では、射出シリンダの内圧を下げてノ
ズルの閉鎖を確実にする必要上、保圧完了位置からスク
リューを所定量だけ積極的に後退させて計量工程を開始
するものがある。しかし、この場合も、計量開始位置と
なるスクリューの後退位置は、最初の保圧完了位置を基
準としてその基準位置から所定量後退した位置に定めら
れることになるので、保圧完了位置自体の変動に伴なっ
て最終的なスクリュー後退位置、要するに、実質的な計
量開始位置にバラツキが生じる点では前記と同様であ
り、ショット毎に計量ストロークが変動するという問題
がある。
【０００５】保圧工程から計量工程への切り替え時に発
生するスクリューの跳ね返りを阻止して計量樹脂量を安
定化する方法として、特開平4-241918号に見られるよう
な射出成形機の制御方法が提案されている。しかし、特
開平4-241918号で開示された制御方法においては、実際
には、保圧完了位置からスクリューの後退を開始し、ス
クリューに作用する樹脂反力が設定値以下となった段階
でスクリューの後退を停止させて計量を開始するように
しているため、各ショット毎の計量ストロークは結果的
に一定とならない。前述した通り、保圧完了位置自体に
変動があること、更に、前回のショットにおける金型に
対する樹脂の充填状態やゲートシールの進行状態等の様
々な要因により、保圧終了時にスクリューに作用する樹
脂反力それ自体がショット毎に変化するため、スクリュ
ーに作用する樹脂反力が設定値以下となるときのスクリ
ュー位置、つまり、計量開始時のスクリュー位置にもシ
ョット毎に変動が生じてしまうというのがその原因であ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、前記従来技術の欠点を解消し、前回のショットにお
ける金型に対する樹脂の充填状態やゲートシールの進行
状態等の様々な要因に影響されることなく計量ストロー
クを常に一定に保って、安定した計量作業を実施するこ
とのできる射出成形機の制御装置を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、計量開始位置
を設定するための計量開始位置設定手段と、計量開始位
置設定手段により設定された計量開始位置を記憶する計
量開始位置記憶手段と、保圧工程の終了後、スクリュー
を保圧完了位置から前記計量開始位置まで移動させた
後、スクリューを回転させて設定背圧を与え計量工程を
開始させる計量開始位置制御手段とを備えたことを特徴
とする構成により前記課題を達成した。設定された計量
開始位置から計量完了位置までのスクリュー移動区間、
要するに、予め決められた計量ストロークの範囲におい
て計量工程の処理が実施されるようになるので、スクリ
ューの保圧完了位置に変動が生じた場合であっても安定
した計量作業を実施することができる。
【０００８】図1において、符号33は固定プラテン、符
号32は可動プラテン、符号39は射出シリンダ、符号38は
スクリューであり、射出シリンダ39にはバンドヒータ34
および温度検出手段としての熱電対37が設けられてい
る。バンドヒータ34および熱電対37は射出シリンダ39の
各部を個別に温度制御すべく射出軸方向に複数組設けら
れ、射出シリンダ39先端のノズル100にも同様にしてノ
ズルヒータ102および熱電対103が設けられている。図1
ではノズル100のノズルヒータ102の温度をPID（比例，
積分，微分）制御する温度調節器43についてのみ示して
いるが、射出シリンダ39各部のバンドヒータ34および熱
電対37に対しても同様の温度調節器が個別に配備されて
いる。
【０００９】可動プラテン32は、型締用サーボモータM1
の軸出力により、ボールナット＆スクリューやトグル機
構等によって構成される駆動変換装置31を介し図示しな
いタイバーに沿って移動される。また、スクリュー38
は、ボールナット＆スクリューおよびボス＆セレーショ
ン等で構成される駆動変換装置41を介して射出用サーボ
モータM2によって軸方向に移動される一方、歯車機構42
や計量回転用サーボモータM3で構成される駆動機構によ
り、軸方向の移動と独立して計量混練のための回転運動
が行われる。なお、符号50は固定プラテン33および可動
プラテン32に装着された金型である。
【００１０】射出成形機を駆動制御する制御装置10は、
数値制御用のマイクロプロセッサであるCNC用CPU25、プ
ログラマブルマシンコントローラ用のマイクロプロセッ
サであるPMC用CPU18、サーボ制御用のマイクロプロセッ
サであるサーボCPU20および射出保圧圧力やスクリュー
背圧のサンプリング処理等を行うための圧力モニタ用CP
U17を有し、バス22を介して相互の入出力を選択するこ
とにより各マイクロプロセッサ間での情報伝達が行える
ようになっている。PMC用CPU18には射出成形機のシーケ
ンス動作を制御するシーケンスプログラム等を記憶した
ROM13および演算データの一時記憶等に用いられるRAM14
が接続され、CNC用CPU25には、射出成形機を全体的に制
御するプログラム等を記憶したROM27および演算データ
の一時記憶等に用いられるRAM28が接続されている。
【００１１】サーボCPU20および圧力モニタ用CPU17の各
々には、サーボ制御専用の制御プログラムを格納したRO
M21やデータの一時記憶に用いられるRAM19、および、成
形データのサンプリング処理等に関する制御プログラム
を格納したROM11やデータの一時記憶に用いられるRAM12
が接続されている。そして、サーボCPU20には、該CPU20
からの指令に基いてエジェクタ用、ノズルタッチ用(図
示せず)および型締用、射出用、スクリュー回転用等の
各軸のサーボモータを駆動するサーボアンプ15が接続さ
れ、型締用サーボモータM1に配備したパルスコーダP1お
よび射出用サーボモータM2に配備したパルスコーダP2等
からの出力の各々がサーボCPU20に帰還され、パルスコ
ーダP1からのフィードバックパルスに基いてサーボCPU2
0により算出された可動プラテン32の現在位置やパルス
コーダP2からのフィードバックパルスに基いて算出され
たスクリュー38の現在位置および現在速度等がRAM19の
現在位置記憶レジスタおよび現在速度記憶レジスタの各
々に記憶されるようになっている。
【００１２】圧力モニタ用CPU17は、スクリュー38の基
部に設けられた圧力検出器40およびA/D変換器16を介し
て射出保圧圧力やスクリュー背圧のサンプリング処理を
行う。不揮発性メモリ24は射出成形作業に関する成形条
件(射出保圧条件，計量条件，ノズル100や射出シリンダ
39の各部の温度等)と各種設定値，パラメータ，マクロ
変数等を従来と同様にして記憶する成形データ保存用の
メモリである。ディスプレイ付手動データ入力装置29は
CRT表示回路26を介してバス22に接続され、各種設定画
面の表示やデータの入力操作等が各種ファンクションキ
ーやテンキーおよびカーソル移動キー等によって行われ
るようになっている。
【００１３】図2に計量条件に関する設定画面の一例を
示す。図2に示すように、本実施形態においては、計量
開始位置、および、保圧完了位置から計量開始位置への
スクリュー移動速度の値がオペレータ側の判断によって
任意に設定できるようになっており、この設定画面で設
定された計量開始位置とスクリュー移動速度の値が前述
した不揮発性メモリ24に計量条件の一部として記憶され
る。なお、保圧完了位置から計量開始位置までのスクリ
ュー移動速度は、設定するのではなく予め決められた速
度に固定しておいてもよい。他の計量条件としては、図
2に示す通り、計量段数の設定とその切り替え位置、お
よび、計量各段の背圧とスクリュー回転数の設定、なら
びに、計量完了位置の設定がある。これらの設定項目は
従来からのもので、前述した計量開始位置およびスクリ
ュー移動速度の設定値と同様、不揮発性メモリ24に計量
条件として記憶されるようになっている。
【００１４】そして、PMC用CPU18が射出成形機各軸のシ
ーケンス制御を行う一方、CNC用CPU25がROM27の制御プ
ログラムに基いて各軸のサーボモータに対してパルス分
配を行い、サーボCPU20は各軸に対してパルス分配され
た移動指令とパルスコーダP1，P2等の検出器で検出され
た位置のフィードバック信号および速度のフィードバッ
ク信号に基いて、従来と同様に位置ループ制御、速度ル
ープ制御さらには電流ループ制御等のサーボ制御を行
い、いわゆるディジタルサーボ処理を実行する。また、
射出保圧および計量の各工程においては、圧力モニタ用
CPU17の処理により射出保圧圧力および背圧等が所定の
サンプリング周期毎に検出され、時系列に沿ってサンプ
リングファイルに格納される。
【００１５】図3はPMC用CPU18が実施するシーケンス処
理において保圧から計量への工程切り替えを行う際に実
施される処理の概略を示すフローチャートである。型締
めや射出および型開きやエジェクト等に関する制御、な
らびに、保圧や計量の各工程内において実施される処理
の内容自体に関しては従来の射出成形機の場合と全く同
様であるので、図3ではそれらに関連する部分の説明に
ついては割愛している。
【００１６】CNC用CPU25からの保圧完了信号により保圧
工程の終了を検出したPMC用CPU18は(ステップS1)、ま
ず、不揮発性メモリ24に計量条件として記憶されている
計量開始位置の値PsをレジスタR(Ps)に、また、不揮発
性メモリ24に記憶されている保圧完了位置から計量開始
位置へのスクリュー移動速度の値VをレジスタR(V)に記
憶する(ステップS2)。次いで、PMC用CPU18は、スクリュ
ー38の現在位置Pa、要するに、保圧工程終了直後のスク
リュー位置を読み込んでレジスタR(Pa)に一時記憶し(ス
テップS3)、スクリュー現在位置Paが計量開始位置Psよ
りも後退しているか否かを判別する(ステップS4)。この
実施形態では射出シリンダ39の先端側をスクリュー38の
原点位置としているので、Pa＞Psの場合にはスクリュー
現在位置Paが計量開始位置Psよりも後退して保圧が完了
していることを意味する。
【００１７】もし、スクリュー現在位置Paが計量開始位
置Psよりも後退していてステップS4の判別結果が真とな
った場合には、実質的な計量ストロークが短くなってし
まい、正常な計量作業が行えなくなる可能性がある。従
って、このような場合、PMC用CPU18は、アラーム信号を
出力し、ディスプレイ付手動データ入力装置29の画面に
計量工程に問題があることを表示してオペレータに知ら
せ(ステップS8)、そのまま計量工程の処理を開始させ
る。この場合、計量開始位置はオペレータが設定した計
量開始位置Psではなく、従来と同様に、保圧完了時にお
けるスクリュー後退位置となるが、射出成形作業の継続
自体は可能であるので、この実施形態においては、ラン
ニングコスト等の関係から無闇に射出成形機の強制停止
は行わず、そのまま継続して成形作業を行わせるように
している。いずれにせよ、計量開始位置Psよりも後退し
てしまったスクリュー38を再び前進させて計量開始位置
Psに戻すといった作業は、鼻ダレ等の問題を招くことに
なるので実施すべきでない。
【００１８】なお、極めて精密な製品を成形するような
場合は、僅かな計量異常が重大な問題を招く可能性もあ
るので、そのような場合には、ステップS8の処理で異常
表示を実行した後、計量工程の処理をキャンセルしてそ
のまま射出成形機を停止させるべきである。
【００１９】計量工程の処理に関しては従来と同様であ
る。つまり、設定背圧を与えながらスクリュー38を計量
回転させ、スクリュー38で溶融された樹脂が射出シリン
ダ39の先端に溜まって、スクリュー38が設定された計量
完了位置まで後退した段階で計量工程の処理を終了させ
る(図2参照)。
【００２０】一方、保圧終了時のスクリュー現在位置Pa
が計量開始位置Psを超えていない場合、つまり、ステッ
プS4の判別結果が偽となった場合には、前述したスクリ
ュー移動に伴なう鼻ダレ等の問題を考慮する必要がな
く、また、スクリュー38をショット毎にバラツキのある
保圧完了時のスクリュー位置から規定の計量開始位置Ps
まで移動させてから一定のストロークで計量処理を実施
することによって、より安定した計量作業が実施でき
る。
【００２１】そこで、ステップS4の判別結果が偽となっ
た場合、PMC用CPU18は、現在位置PaからレジスタR(Ps)
に記憶された計量開始位置Psまで、レジスタR(V)に記憶
されているスクリュー移動速度Vでスクリュー38の後退
動作を開始させ(ステップS5)、再び、スクリュー現在位
置Paを読み込んで(ステップS6)、スクリュー現在位置Pa
が計量開始位置Psに達しているか否かを判別する(ステ
ップS7)。そして、スクリュー38が計量開始位置Psに後
退したことが確認されるまでの間、PMC用CPU18によって
前記と同様にしてステップS6，ステップS7の処理が繰り
返し実行され、スクリュー38は、設定されたスクリュー
移動速度Vで保圧完了位置から計量開始位置Psまで後退
させられることになる。
【００２２】そして、ステップS7の判別処理でスクリュ
ー38が計量開始位置Psにまで後退したことが確認される
と、PMC用CPU18は、従来と同様にして計量工程の処理を
開始させる。既に述べた通り、計量工程の処理では、設
定背圧を与えながらスクリュー38を計量回転させ、スク
リュー38で溶融された樹脂を射出シリンダ39の先端に溜
めていくといった作業が従来と同様にして実施されるこ
とになるが、本実施形態においては、保圧完了時のスク
リュー位置がどの様に変動した場合であっても、常に、
予め設定された計量開始位置Psと計量完了位置(設定値)
との間の一定の計量ストローク区間で計量作業が行われ
るようになるので、計量される樹脂の容量が各ショット
を通して安定し、成形品の重量や比重にバラツキのない
安定した成形作業を繰り返し実施することができる。
【００２３】以上、一実施形態として、移動速度を設定
して保圧完了位置から計量開始位置Psまでスクリュー38
を後退させる例について述べたが、スクリュー移動速度
を設定する代わりにスクリュー移動の所要時間を設定し
ておき、その設定データに基づいてスクリュー移動速度
を求めてスクリュー38を後退させるようにしてもよい。
その場合は、ステップS2の処理で計量開始位置Psと共に
スクリュー現在位置Paを読み込んで、Ps-Paによりスク
リュー38の移動距離を求め、その値を設定所要時間で除
してスクリュー移動速度Vの値を求めるようにすればよ
い。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、保圧完了時のスクリュ
ー停止位置のバラツキに影響されることなく、計量開始
位置を常に一定に保って同じ計量ストロークで計量作業
を実施することができるので、成形品の重量や比重にバ
ラツキのない安定した成形作業を繰り返し実施すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した一実施形態の電動式射出成形
機の要部を示すブロック図である。
【図２】計量条件設定画面の一例を示す概念図である。
【図３】保圧から計量への工程切り替えを行う際にPMC
用CPUが実施するシーケンス処理を示すフローチャート
である。
【符号の説明】
１０ 制御装置 １１ ROM １２ RAM １３ ROM １４ RAM １５ サーボアンプ １６ A/D変換器 １７ 圧力モニタ用CPU １８ PMC用CPU １９ RAM ２０ サーボCPU ２１ ROM ２２ バス ２３ 入出力回路 ２４ 不揮発性メモリ ２５ CNC用CPU ２６ CRT表示回路 ２７ ROM ２８ RAM ２９ ディスプレイ付手動データ入力装置 ３０ 電動式射出成形機 ３１ 駆動変換装置 ３２ 可動プラテン ３３ 固定プラテン ３４ バンドヒータ ３７ 熱電対 ３８ スクリュー ３９ 射出シリンダ ４０ 圧力検出器 ４１ 駆動変換装置 ４２ 歯車機構 ４３ 温度調節器 ５０ 金型 １００ ノズル １０２ ノズルヒータ １０３ 熱電対 Ｍ１ 型締用サーボモータ Ｍ２ 射出用サーボモータ Ｍ３ 計量回転用サーボモータ Ｐ１ パルスコーダ Ｐ２ パルスコーダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−7920（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−7921（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−80221（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 45/46 - 45/50 B29C 45/76 - 45/77

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 計量開始位置を設定するための計量開始
    位置設定手段と、計量開始位置設定手段により設定され
    た計量開始位置を記憶する計量開始位置記憶手段と、保
    圧工程の終了後、スクリューを保圧完了位置から前記計
    量開始位置まで移動させた後、スクリューを回転させて
    設定背圧を与え計量工程を開始させる計量開始位置制御
    手段とを備えたことを特徴とする射出成形機の制御装
    置。
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